本发明涉及一种基于旋转多普勒效应的旋转物体形貌特征探测方法。根据旋转物体表面改变入射涡旋光模式成分的特性，利用旋转多普勒效应检测涡旋光模式发生的改变，提出一种基于旋转多普勒效应的旋转物体形貌特征探测方法。首先，制备涡旋光并照射被测旋转物体；其次，接收散射光并进行频谱分析，得出旋转多普勒效应频移信号幅度；最后，多次改变入射涡旋光拓扑荷数并测量频移信号幅度，直至入射光拓扑荷数在预定范围内逐个取值。通过比较不同拓扑荷数入射光对应的频移信号相对幅度，可获得被探测旋转物体表面螺旋谐波分布，进而推算被探测物体表面对入射光场的调制作用并获得表面形貌特征信息。相比于传统探测和成像手段，本方法将探测光改变为涡旋光并利用旋转多普勒效应检测信号，可以测得高速旋转目标的形貌特征，可应用于空间探测系统的设计。