随着人类对海洋资源的进一步开发与利用,水下三维测量技术将具有巨大的应用前景。本文利用摄像机、微型投影仪、透明玻璃缸搭建了水下测量系统。投影仪投射标准正弦光栅条纹到达测量场产生相位调制,摄像机采集变形光栅条纹图,结合快速经验模态分解算法和傅里叶变换轮廓术实现三维测量技术。为了提高测量精度需要抑制条纹图的干扰噪声,同时去除零频分量扩大测量范围。由于水下测量环境的特殊性,需要解决折射和散射现象以提高测量精度。本文内容安排如下:首先分析相移法和傅里叶变换法两种常见的相位恢复算法的基本原理,推导包裹相位求解过程;由于傅里叶变换法具有单次采集即可获取物体三维数据的优势,因此选择更加高效便捷的傅里叶变换法作为本课题的相位恢复算法。其次将改进快速经验模态分解算法应用于水下三维测量技术,通过边界延拓减弱了模态混叠现象;采用形态学估值法取代传统的插值法提升算法效率;加入希尔伯特螺旋函数增强条纹图的质量,使其更适用于正弦光栅投影三维测量技术。通过改进后的快速经验模态分解算法去除变形条纹图的背景分量,扩大傅里叶变换法的测量范围,同时提高测量精度。仿真结果证明了该方法的优越性。最后标定水下测量系统,建立水下折射非线性成像模型,完成测量实验。弱散射水体中高度测量误差为1.21%;当水体中存在较多散射粒子时测量误差较大,引入基于混合小波和方向滤波器组的图像增强算法后,强散射水体中圆台的高度测量误差有效降低。实验结果表明改进后的快速经验模态分解三维测量技术在水下三维测量领域的优势,实验中搭建的水下三维测量系统能够实现较高精度的测量。