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三维重建技术是计算机视觉中一个比较重要的研究方向，随着3D打印技术的普及，对3D扫描技术的需求也日益增加。现有的三维扫描技术日趋多样化，而激光扫描和结构光三维扫描技术是其中最为重要的两种三维扫描手段，相比之下，结构光三维扫描技术具有结构简单、速度快、精度高且对人眼的安全性等显著优点，因此也成为该领域的一个研究热点。一个典型的结构光系统由一部相机和一台投影仪组成，两种设备即组成了一个基本的立体视觉系统，投影仪输出具有编码信息的光学图案，相机负责图像的采集，进而通过标定和解码可获取物体表面的高精度三维信息。 根据结构光的编码原理，其可大致划分为空间编码和时间编码两种类型，其中空间编码仅需要单张照片的投射即可完成三维重建，因此具有速度快的显著优势，可用于动态目标的三维信息获取;而时间编码是通过投射一个图像序列完成三维重建过程，由于其图像信息较多，因此可以获得较高的三维扫描精度。本文将空间编码作为研究重点，同时也对时间编码的改进做了一些尝试性工作。采用色彩信息作为编码特征是空间编码的一个主要研究方法，然而空间彩色编码都有窗口特性，即在一定的编码密度下，彩色种类和编码窗口尺寸存在矛盾性。为了解决这个问题，本文提出了一种新的空间编码方法，利用颜色特征和几何特征混合编码的策略，获得2×2的小窗口特性，提高了解码的正确率，同时又不增加解码难度。为了去除嵌入的几何信息对特征检测的影响，本文还提出了一个改进的基于旋转对称性的特征检测方法。并且通过与传统算子的检测效果的对比，证明了该检测算法的实用性。在解码时，我们用拓扑结构图来表示特征点之间的关系，特征解码主要分别通过颜色解码和几何解码来进行。对于初步重建结果，我们还提出了一种解码纠错方法，引入外极线约束和邻域约束条件，提高了解码过程的可靠性。在实验部分，我们对多种具有不同反射特性和颜色的目标进行重建，如蓝气球、石膏像、塑料模特和人脸等，均取得了较好的三维重建效果。 此外，本文也在现有二值结构光时间编码算法的基础上做了一部分尝试性地研究工作，其主要研究目的是改进现有时间编码算法对于反射表面重建的鲁棒性，其基本思路是利用HDR原理将不同曝光度的图像进行融合，从而获得一副具有更佳全局曝光度的结构光图案，从而改进镜面反射表面的过曝和欠曝区域的三维扫描效果，得到更高精度和更完整的三维扫描数据。在实验中，我们对一个不锈钢的金属板进行了重建，通过六组不同曝光图像的融合，实现了较好的三维重建效果，验证了该方法的有效性。