随着信息技术和工业检测的迅速发展,对物体的三维感知和深度测量成为关注重点。目前3C产业的元件大部分是镜面高反射材质以及具有类镜面反射特点的透明材料物体,对于一些表面镀金属薄膜的元件,传统的三维检测方法是在物体表面喷涂材料减少高反光影响,但是降低了检测精度;用机械探针接触式扫描物体表面,很容易损伤待测物体。基于结构光的三维成像技术是一种无损的、高精度的面型检测方法,其中基于条纹反射的相位测量偏折术（phase measuring deflectometry,PMD）对具有镜面反射特点的物体有很好的检测结果,但是该技术面临测量二义性误差这一固有问题,限制了测量精度。基于以上,本论文将相位偏振测量技术与基于偏振光的表面三维重建方法相结合,搭建了一套基于偏振光照明的相位偏折测量实验系统,旨在解决PMD技术中存在的二义性误差问题,提高重建精度。本论文主要包含以下几个研究工作:（1）分析介绍了几种针对镜面或类镜面物体的表面三维重建方法,对比了各自的优缺点,选择相位偏折测量技术和基于偏振光的三维重建技术作为类镜面反射物体的三维测量方法。（2）理论分析了相位偏折测量技术的基本原理,包括单目相机标定、结构光编码方式、形变条纹的相位提取、相位偏折量与物体梯度和高度之间的数学关系以及后续的积分重建算法。（3）分析了相位偏折术测量多义性误差来源;分析介绍了基于偏振光的三维成像方法原理。针对解决相位测量偏折技术中的二义性误差问题,在条纹反射的基础上,提出了一种以光线入射平面三角形作为约束条件的表面深度计算模型:引入偏振分析得到的物体天顶角信息,并联合光线几何约束条件获得物体表面粗糙深度分布,用于提高物体梯度的计算准确度。（4）用基于格雷码解码的相位展开方法提取反射条纹对应的绝对相位分布;对两种基于Southwell模型的重构算法进行了仿真分析;用基于平面反射镜的液晶显示屏位姿计算方法完成系统标定并获取了实验系统中不同坐标系之间的转换矩阵;在搭建的偏振PMD实验系统中,分别用凹球面反射镜和透明手机塑料盖板作为检测物体进行了传统PMD方法和偏振PMD方法实验方面的验证,恢复出了物体的三维面形。