随着电子学、光电探测、图像处理和计算机等技术不断成熟和完善，基于数字投影的三维形貌测量技术目前已成为最有发展前景的非接触式光学测量技术之一。这一技术具有设备要求简单、易于控制和实现、测量精度较高的特点，在多媒体娱乐、数字媒体、医学诊断、模式识别、人工智能、文物保护、机械制造、工业检测、安保检测等领域有着广泛的应用前景。基于数字投影的三维形貌测量技术目前研究还大多停留在理论仿真，缺乏实现的验证系统，所以本论文研究基于数字投影的三维形貌测量原型系统设计。本文的系统数学模型根据投影机和照相机的光学成像模型求出从物体相位图到物体表面三维坐标之间的转换关系，同时对照相机和投影机的光学畸变进行矫正，提高系统的测量精度。为了得到物体的相位图，本文研究一种基于周期选择的双条纹形貌测量法，设计两种不同周期的条纹图像使用传统形貌测量方法得到两幅折叠相位图，然后在每一点上独立计算出真实的绝对相位值，计算准确快速并且能够测量复杂物体的相位。本文采用人脸石膏像对所提出的基于数字投影的三维形貌测量系统进行了测试和分析，验证了系统的主要功能和基于周期选择的双条纹形貌测量方法的正确性。本文所提出的原型系统能够为基于数字投影的三维形貌测量技术的进一步研究提供有效的实验平台。