制件表面微观形貌直接影响其使用性能、寿命和可靠性,是制件的重要质量特征。随着制造技术的发展,制件表面加工精度不断提高,面向表面质量监测和控制的超精密表面微观形貌测量具有重要意义。白光干涉测量法具有非接触、大量程、高精度等优点,是理想的精密表面三维形貌测量方法,尤其适合于MEMS、微光学等不连续结构性表面的精密测量。本文围绕垂直扫描白光干涉表面轮廓仪的关键算法和软件系统展开研究。在系统分析现有白光干涉表面测量三维形貌恢复算法基础上,提出了极值法和相移法相结合的白光干涉表面形貌恢复算法,充分利用极值法的快速性和相移法的高精度,有效提高了测量系统的测量精度和测量效率。提出了基于干涉质量矩阵的表面三维形貌修复算法。在表面恢复失效机理研究基础上,建立了基于干涉信号分析的干涉质量评价模型,以判断各点形貌恢复失效与否,进而得到干涉质量矩阵。将该矩阵应用于表面形貌恢复结果,实现对其失效点的修复。在Visual Studio2010软件开发平台上,开发了白光干涉表面形貌轮廓仪的软件系统。该系统采用多线程同步控制技术,实现垂直扫描过程中高效的时间复用。同时支持不同特性测量样件的测量方案选择,并对表面形貌进行标准化分析与评价。对设计开发的软件系统进行了测试实验,得到了良好的实验结果。