随着现代测量技术的不断发展和进步，三维形貌测量技术成为当今社会研究的热点，尤其是随着光学测量技术、图像处理技术、以及计算机技术等高新技术的发展，使得光学非接触三维测量技术得以实现并得到广泛的应用。基于市场需求和测量技术更新速度等方面，本文研究的三维形貌测量系统从硬件的性能和算法的设计上都有所突破，本文提出了一种基于FPGA技术的三维测量系统的方法，实现了数据处理速度快、高效，精度高等优点。本文选择FPGA芯片作为前端图像采集的主控器并实现图像处理算法，同当前的电子芯片比较，FPGA具有多任务处理、并行执行的硬件语言、成本低廉、减小了开发时间等优势。利用Verilog语言完成图像采集模块、图像转换模块、SDRAM控制模块、图像显示和存储模块的编写。硬件逻辑语言的并行执行程序的优势，与传统的在PC机上实现数据的处理相比，具有执行速度快，小型化等优势。通过四步相移法完成三维形貌测量系统的计算，采用浮点算法来实现相移法的相位计算，并利用流水线技术对浮点减法和CORDIC算法的设计进行优化，使浮点运算器的计算速度有了明显的提升。将运算结果在Modelsim下进行仿真，测试浮点运算观察其仿真结果，完成适合三维测量的浮点型运算器的设计，并验证该设计的逻辑功能。最后，分析实验结果以及影响测量结果的各种因素。无论是从测量速度上还是测量精度上都达到了预期要求，实现了本系统的数据处理速度快、高效，精度高等优点。