物体的三维表面轮廓测量（即三维面形测量）在自动加工、CAD ＆CA M 、实物仿形、机器人视觉、生物及医学诊断的三维体视等领域都有广泛的应用。传统的接触式测量技术存在测量力、测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。光学非接触式三维测量技术克服了上述缺陷，成为近年来三维测量技术研究的热点。但是，如何快速准确地获取被测物体三维形面的技术现在仍然是一项重要而困难的研究课题。 论文研究了一种新型的非接触式的光学投影三维测量系统，阐述了基于数字相移条纹投影技术的三维测量方法的基本原理，基于数字相移条纹投影技术的三维测量系统的系统标定，标定中去掉了传统结构的平行度的约束要求，有较强的可操作性。同时分析了系统的解相位去包裹问题，介绍了基于去包裹可靠性的相位去包裹方法。 论文阐述了各种基于数字相移条纹投影技术的相移方法及基本原理，重点分析了测量系统误差。针对传统相移方法给系统带来的误差问题，对传统的四步相移法进行了改进，提出了双四步相移法，有效的消除了由于投影仪和CCD 摄像头的引起的非线性误差，提高了系统的测量精度。 论文对测量系统的硬件和软件进行了设计，选择了合适的硬件设备。分析探讨了在Windows 操作系统中图像捕捉的一般系统框架和技术，开发了一个基于Windows 环境下的视频捕捉系统，实现了视频数据的直接内存访问，能够很好的满足图像采集系统实时性的要求。设计了数据与三维重构软件的接口程序，并实现了被测物体的三维重构。最后通过对平面和头像及吸尘器等曲面模型的测量实例分析，双四步相移法相对普通四步相移法可以提高平面和曲面测量的精度。