聚焦法三维重建（Shape from Focus,SFF）作为一种被动非接触式的测量方法，因其结构简单，测量结果精确等优点，具有广阔的应用前景。然而传统的SFF需要通过移动物体来采集图像序列进而完成三维重建，测量过程耗时较长，难以实现快速检测的实际需求，也不能对运动物体进行测量。与此同时，由于系统需要机械位移部件，不仅对其控制精度要求很高，还会带来可靠性问题。在图像处理方面，大量学者对其核心部分——聚焦评价算子（Focus Measurement,FM）做了广泛研究，目前比较流行的算法是基于Laplacian算子和小波变换的算法。但是现有的算法对于细节贫乏、纹理简单等应用场景的三维重建效果较差，且易受光源、噪声等环境因素的干扰。　　针对以上问题，本文设计了一种基于Optotune EL-30-10液体透镜的无机械位移物面扫描系统，仅通过调节液体透镜两端的电压改变其焦距即可实现对固定物体沿光轴方向上进行扫描，响应时间只需2.5毫秒。通过光学设计，可以使系统放大倍率与物体在像面中所处的位置在液体透镜调焦（即物面扫描）过程中始终保持不变，避免了后续图像处理过程中立体匹配所带来的复杂度。　　针对采集图像所表现出的纹理单一，细节缺失的情况，本文重点提出了一种基于三维方向可控滤波器（Steerable Filter,SF）的新型图像聚焦评价算法。在系统总结分析现有文献中所提到的29种算子的基础上，本文从对窗口大小、采集图像数目的敏感度、抗噪性、运算时间和应用场景等多个方面将已有算子同本文所提出的算法进行了对比。结果表明，新型算法无论是在对模拟图像还是在对上述实际采集图像进行处理的情况下，均表现出较优的重建效果。