本文针对3D外形轮廓测量技术的需求和应用，对多种3D轮廓非接触式测量技术进行了比较，并对3D轮廓测量关键技术的现状及其发展进行了阐述。 在比较与分析三种光学测量方法原理和技术特点的基础上，对光学三维轮廓测量中Gray-code法、相移法和Gray-code与相移相结合的方法进行了研究，最终采用Gray-code与相移相结合的方法作为整个系统的技术基础。 同时研究了整体系统的设计方案及采用Gray-code&相移法在实现三维测量的过程中所遇到的难点和关键技术。设计了一种基于Gray-code有序性与平滑滤波算子相结合的阴影去除算法，实验证明，能有效去除阴影区域。 针对快速测量的需要，提出了图像数据的快速获取与传输策略，与光栅投影系统的协调控制方法。在实现保存ASCII数据的基础上，同时基于Labview实现了点云数据的显示与操作功能，可完成显示数据的平移，旋转和缩放等基本功能。 最后，应用所研发的测量处理软件和测量设备样机进行试验验证，并给出试验结果分析，说明了测量精度。