本发明涉及本发明涉及光学三维测量领域，特别是涉及基于弧形二值编码相移条纹投影的三维成像系统及方法。系统包括：照明单元、光学掩模、光学投影透镜、成像单元、控制单元和三维重建算法模块，光学掩模上有弧形相移条纹图案并且匀速旋转，照明单元发出的出射光通过光学掩模的旋转调制，得到相移条纹结构光图案，相移条纹结构光图案通过光学投影透镜投影到待测目标上。三维重建算法模块根据包含被测目标几何信息的投影图像序列，并实现待测目标的三维重建。与传统的数字投影相比，本发明的系统可以提供更高的对比度、更高的分辨率和更快的投影速度，并且本发明的系统复杂性低和安装空间需求小，从而可以实现结构紧凑、成本低廉的系统设计。