光学三维测量技术是一门以光学为基础，融合计算机图像处理、光电子学、图形学、信号处理等诸多学科的现代测量技术。这种技术通过投影仪向被测物体表面投射光栅，由计算机处理CCD采集到的变形光栅图像，通过变形光栅图像的相位分布最终得到被测物体的三维形貌，是一种非接触式的全场三维测量方法。广泛应用于逆向工程、生物医学、航空航天等多个领域。　　其中，变形光栅图像处理是光栅投影三维测量法的一个重要步骤。如何快速精确地恢复变形光栅图像的相位分布是这个领域研究的一个热点。傅里叶变换和小波变换等较为成熟的信号分析方法已经成功应用于变形光栅图像相位分布的求解。本文针对傅里叶变换和小波变换求解相位方法中的一些影响相位求解精度和速度的因素进行了研究，并提出了两种改进算法。　　1，针对传统傅里叶变换三维测量法中存在的频谱混叠和相位展开时易产生错误传递的问题提出一种新的彩色光栅投影三维测量法。投影光栅中的R、G分量的灰度值设置为两种不同频率的正弦变化规律，B分量设置为R或G分量的平均值，形成一幅彩色光栅图像投影到被测物体上。将采集到的彩色变形光栅图像的3种分量分离，对分离后的3幅灰度图像进行处理，同时可以在采用傅里叶变换法求取相对相位时抑制背景分量和高频噪声，在相位展开时用两种频率下的相对相位值进行比较校正，达到精确求取含有高度信息的绝对相位的目的。整个测量过程只需投射一幅光栅图像。　　2，针对小波变换三维测量法中相位展开的精确性和快速性问题，提出了一种新的适用于小波变换法的相位展开方法。在使用小波变换得到变形光栅图像的相对相位分布的基础上，利用小波变换脊处的尺度因子建立质量图指导相位展开，这种质量图建立方法有效反映了变形光栅图像各点的可靠性。在相位展开方面，针对全局洪水相位展开算法计算时间较长的问题，提出了根据质量图将相对相位分布图分层，然后逐层采用不同算法展开的方法。与全场洪水相位展开算法相比，本方法在保持较高测量精度的同时极大减少了相位展开所需的运算时间。　　本文将两种方法用于实际物体的三维测量，实验结果表明采用这两种方法可以快速精确地恢复物体的三维形貌。并且由于仅需投影一幅光栅，这两种方法都可应用于动态物体的三维测量。