本申请涉及一种曲面屏幕的三维形貌测量系统，其包括：文件获取模块，用于获取单条激光线下第一相机单元和第二相机单元分别拍摄的曲面屏幕的点激光条纹系列标定图像，提取光斑亚像素位置；亚像素中心获取模块，用于分别获取预设位置处的曲面屏幕的点激光成像，获取每个角度的点激光成像，并提取对应的光斑亚像素中心；高度偏差确定模块，用于将不同角度下的光斑亚像素中心的集合转换到预设坐标系下，获取相应的高度修正模型；曲率计算模块，用于根据高度修正模型得到曲面屏幕所在位置的倾斜角，获得曲面屏幕的完整3D形貌，并计算各个点的曲率值。本申请还公开一种曲面屏幕的三维形貌测量方法和一种曲面屏幕的三维形貌测量装置。