随着光电技术、微电子器件等技术的迅速发展,薄膜技术的应用变得更为广泛,不仅用于光学工程领域,也被广泛地应用于微电子技术、通讯、宇航工程等各种不同的领域。薄膜的厚度直接影响到薄膜的电学特性、光学特性、导电性、导热性等各项参数指标,因此,薄膜厚度的精确检测成了人们关注的焦点。在目前诸多的薄膜厚度测量方法中,以通过合理的算法处理干涉图而获得所需的被测件面型及参数信息为核心的现代干涉测量技术,具有高精度、高分辨率、高灵敏度、非接触性、全场测试以及操作便捷等优点,被广泛应用于精密测量、电子机械设备的精确定位以及高精密的机械加工控制等。同时,此种方法对进一步研究和优化薄膜的制备工艺提供了强大的技术支持和工艺保障。本文对目前常用的薄膜厚度测量方法进行了深入的研究和讨论,总结并归纳了每一种测量方法的优缺点、测量精度、适用的测量范围以及使用条件。本文用两种不同的干涉仪(泰曼格林干涉仪和迈克尔逊干涉仪)以及CCD图像接收设备搭建了两个高精度数字图像测试系统,采集薄膜厚度的干涉图样,并主要研究薄膜厚度测试中对干涉图样的处理算法。设计了一套的干涉图预处理算法,包括基于数学形态学原理的消除噪声和边缘提取算法以及基于二维快速傅里叶变换迭代法的区域延拓算法。用二维快速傅里叶变换法将预处理后的干涉图样变换至频域,设计合理的滤波器滤出干涉图样频谱中的正负一级频谱,再将进行二维快速傅里叶逆变换,以此消除被测薄膜厚度干涉图中的背景条纹对薄膜厚度测量的影响。本文通过对几种相位解包算法的分析,提出了一种基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘算法,对由反正切函数计算得到被测薄膜厚度样片的包裹相位进行相位解包。基于上述多个算法,本文利用MATLAB软件编写了一整套程序,计算得到了被测薄膜厚度样片的三维表面形貌图,并通过对三维表面形貌图上对包含薄膜厚度信息的截面进行抽样分析,最终得到被测薄膜的厚度。为了验证本文所用方法的可行性和准确性,本文用真空镀膜的方法制备了多个不同形状的薄膜样片,并且通过搭建的测试系统采集所制备的薄膜样片的薄膜厚度干涉图,运用本文提出的算法对干涉图样进行了分析处理,并将处理结果与同一薄膜样片在ZYGO干涉仪中的测试结果进行了对比。结果证明：本文研究的干涉法测量薄膜厚度的方法是可行的,并且大大提高了薄膜厚度的测量精度,与ZYGO干涉仪的测试结果偏差小于1%。