通过三维面形测量技术可以重构弹丸出膛后的三维轮廓形貌,分析弹丸的挤压及烧蚀情况。本课题的主要研究任务是研制出一套对高速飞行弹丸的表面形貌信息进行采集的成像系统。本文提出了基于激光照明的光栅投影技术和飞行体表面变形条纹多角度图像采集技术的快速飞行体三维成像系统方案,采用傅里叶变换轮廓术进行解相,并在MATLAB中进行了仿真,在此基础上探讨了系统中各个参数对精度的影响,为后续的系统设计提供了数值参考。由于投影条纹的质量对三维面形测量系统的精度有直接的影响,短脉冲条纹投影装置是三维成像中的关键部件。设计了两套用于产生条纹的光路：基于双光纤干涉原理的条纹投影装置；基于光栅成像原理的条纹投影装置。通过实验验证了两套条纹装置都能较好地恢复物体的形貌。考虑到系统的实际使用环境,选取抗震性好、视场面积较大、条纹空间频率一致性好,产生的条纹更能满足FTP解调要求的基于光栅成像原理的条纹投影装置,结合具体测量要求,设计了投影镜筒,完成短脉冲光源的相关参数计算和选型。根据测量时对视场和物空间分辨率的需求,计算CCD相机和镜头所要达到的相关参数并完成了选型。为了使条纹投影装置的闪光时刻和变形条纹成像系统的曝光时刻与飞行体抵达视场中心的时刻达到同步,对整套系统工作的时序过程进行了分析,然后通过ICP DAS公司的PCI-TMC12(A)卡中的定时计数器实现时序控制功能。根据相交型三角测量系统的光路需要,完成了底板和六面体支架等机械结构设计。搭建基于工控计算机的相交型三角测量光路成像系统,对完成的三维成像系统进行动静态试验。试验证明系统对静态物的测量精度初步达到要求；采集到的动态实弹数据经过后续处理得到的结果与预期基本相符,证明了此系统适用于对动态过程的面形测量。