随着电子信息业的迅猛发展以及工业制造水平的不断提高,诸如微型传感器、集成电路以及MEMS芯片等微型器件越来越多地被应用于人们生活生产的各个领域,伴随着的是对其表面三维形貌检测的迫切需求。基于结构光的三维显微测量技术因其非接触性、高精度以及低成本等优点在工业在线三维显微检测领域具有良好的应用前景。实现高速高精度的相位获取以及对系统进行准确的标定是这项技术的两大关键问题。基于上述背景,本文搭建了一套基于结构光的实时三维显微测量系统。在相位提取部分,对传统傅里叶变换法进行改进,提出了基于背景归一化的傅里叶变换法,在保留其高测量效率优点的同时有效解决了频谱混叠问题,提升了包裹相位的精度。在相位展开部分,针对高频包裹相位难以稳定展开的问题,提出了基于投影距离最小化的相位展开方法,同时通过针对该方法的最优条纹波长选择策略为测量系统设计条纹波长,从而有效地提高了相位展开的稳定性。最后利用基于质量导向图的空域相位补偿方法对绝对相位可能存在的小区域相位展开错误进行校正,进一步保证了绝对相位的正确性。在系统搭建部分,利用格里诺型体视显微镜的两条分离且具有一定夹角的光路分别充当投影光路和图像采集光路,有效达到缩小视场的目的。并且根据其相位和深度的几何坐标关系,提出了针对该套系统的标定方法,从而准确地将相位信息转换为深度信息。实验结果证明,本文所搭建的实时三维显微测量系统深度方向的测量精度达5.9μm,在线三维重建速率为80Hz,同时满足了高精度测量和实时测量的要求。并且通过配套的软件系统可以方便地对被测微小物体的实时三维重建结果进行多角度、全方位的观察。从而能够为微小器件的表面三维形貌在线工业检测提供有效的解决办法。