本文深入地研究了结构光三维测量方法及其测量技术在生物医学工程领域的应用，提出了新的结构光彩色编码方法，提高了测量灵敏度和分辨率，使得测量过程更为简便和快捷，并可以很好地应用于形貌测量和肺功能测量。主要成果包括：
　　提出了结合彩色编码和小波变换处理的单模式三维形貌测量方法：它结合了结构光法和求解载波条纹相位的小波变换方法，只需投影单个模式，便可得到高分辨率的测量结果，适用于物表面纹理的运动或者变形物体的测量，同时提高了解包裹对误差的容忍度。通过模拟算例和实际物体的测量，我们证明了该方法的有效性。
　　提出了一种新的彩色编码多线线移方法，可以在保证最优测量分辨率的前提下，极大地减少投影模式。这种方法有很高的测量分辨率和精度，而且投影模式较少，可用于运动缓慢或静态物体的测量。良好的实验结果证明了新方法的有效性。利用该方法进行了面部形貌测量的尝试，证明可以高精度地进行形貌测量。
　　针对呼吸疾病临床诊断中常见的肺容量测量问题，提出了一种全新的结构光三维测量方法。方法结合了彩色编码条纹和标记点技术，用彩色条纹实时地高精度地测量胸腹壁表面的变化，用主动发光的标记点确定测量的边界和划分测量区域，很好地解决了肺容量测量中的问题，可以高时间分辨率、高空间分辨率地测量整个胸腹壁体积的变化，进而测量人在呼吸时肺容量的变化。我们开发了立姿单面，立姿双面，可调斜躺单面测量系统，进行了正常志愿者的测量实验，证明了方法的有效性；并且使用测量系统进行了区域肺容量变化的研究，对单侧肺积水病人进行了测量，证明了新方法在区域肺容量测量方面的有效性。
　　在欧几里得空间坐标系下，三维形态是物体的基本特征。然而，许多现有的图像采集技术中，不论是日常生活中广泛使用的照相机、摄像机，还是在医疗领域使用的普通 X 光，超声等成像设备，都只能获得二维图像或其动态视频，丢失了大量有用的三维信息。
　　由于三维信息对于认识世界非常重要，于是人们开始使用各种方法对物体的三维形态进行测量。最初是尝试采用机械触头接触测量的方式来获得物体的三维坐标。机械测量法具有三个相互垂直的X、Y、Z运动导轨，三个方向上均有相应的测量机构，测量出一定范围内各触头接触点的坐标位置形成点云，然后将这些点云进行处理和三维表面重构形成被测量物体的表面三维形貌。这种测量方法精度较高，现在仍然广泛应用于反向工程、机械设计等高精度需求应用中。其缺点是一次只能测量一个点，要想达到对整个三维表面的测量，需要很长时间，并且其测量尺度受到极其严格的限制，测量范围较小，在应用中有很多的局限性。
　　其实，人眼就是一个非常好的三维世界认知系统。人的视觉不仅可以感知物体的二维信息，如上、下、左、右，颜色，纹理等，还可以感知到深度信息，即通常所说的物体离开人眼的距离。人眼的三维感知机理在于两眼相距一定距离。人的两只眼睛看到的图像基本相同但又因为视角关系稍有不同，存在一定的视差，大脑通过这个视差就可判断该物体的远近，得到物体表面的三维信息。人们利用双目视觉的三维感知原理，使用现代计算机信息处理技术和先进的二维照相设备来进行三维面形测量，就是一种常见的光学三维测量方法。
　　最初，人类依赖视觉等自身感官感知外界事物，认识并改造这个世界。随着人类不断进步，人们开始使用各种工具和方法扩展自己的感官，以新的视角观察和改造世界，三维面形测量的研究正是其中重要的一部分。
　　目前，随着计算机硬件及软件技术的不断发展，三维测量技术与之结合，也得到了飞速的发展，可以利用计算机技术来处理三维数据。同时，学科交叉使对三维测量技术和应用的研究得到了长足的发展。国际上，三维传感与计量被光学领域列为该领域主要方向之一。自上世纪80年代以来，美国、日本及西欧等国都致力于光学三维视觉传感器的研究与开发，有的已经得到了广泛应用。我国的三维视觉测量技术还处于研究阶段，和国外相比仍有明显差距。本文的研究也希望能够为我国在此领域的技术发展和应用扩展方面做出努力。
　　高速、高精度的三维测量技术将在更加广阔的研究和应用领域中发挥重要作用。下面分析一些发展现状和应用前景。 

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