镜面物体的三维表面信息获取对高端装备制造、航空航天、汽车工业、文物保护、智能机器人等领域关键零部件和系统功能的保障具有重要作用。在现有的技术中,相位测量偏折术（Phase Measuring Deflectometry,PMD）由于具有非接触、高动态范围、高灵敏度等优势,成为了表面精密测量领域的研究热点。论文针对PMD方法在测量过程中系统成像景深的局限性问题,提出了一种基于离焦条纹技术的红外相位测量偏折术（Infrared PMD,IR PMD）,在被测镜面具有较大深度或被置于系统离焦位置时,仍可以实现高精度的测量。深入研究了离焦条纹的生成原理、影响离焦条纹质量主要因素以及测量系统的标定过程,并完成了系统搭建和实验验证。论文工作主要包括以下几个方面:首先,针对PMD测量过程中相机无法同时聚焦被测物体和显示屏的问题,阐明并分析了离焦条纹技术的原理,同时对条纹的生成过程和离焦模型进行仿真。为了分析离焦度对测量误差的影响,对条纹应用高斯平滑滤波器来模拟离焦效应。在仿真中,还考虑了利用随机噪声来模拟噪声效应。其次,针对使用不同的离焦条纹图案测量精度不同的问题,分析了影响离焦条纹质量的主要因素。为了实现不同程度的离焦,使用高精度水平移动台定位五个不同的离焦位置,相机在相同曝光时间的情况下采集到不同离焦程度的条纹。通过控制条纹周期宽度、调制度、离焦距离等因素,确定了离焦条纹的参数设置。然后,针对所建立数学模型存在未知参数的问题,研究了IR PMD系统中结构参数的标定过程。与传统PMD方法中的可见光源不同,红外相位偏折术是将条纹投射到磨砂玻璃上实现红外显示功能,因此需要将磨砂玻璃与参考平面的空间关系调节至平行,通过标定过程获得系统参数。最后,设计实验方案来验证所提出方法的有效性,并进行了精度评估。使用搭建的IR PMD测量系统,利用离焦条纹对两个待测镜面的表面深度信息进行了重建,证明了所提方法的可行性。之后对镜面台阶结构标准件进行了测量,实验结果显示所提方法的最大相对误差为0.36%,且标准差为0.0063 mm,比传统方法的测量精度提高了38.89%。结果证明,所提出方法可以对表面具有较大深度或被置于系统离焦位置的非连续镜面物体进行高精度测量。