表面形貌对零件功能有着至关重要的影响。据估计，80％的机械加工零件的失效与表面形貌有关。表面形貌测量对于表面功能特性分析和产品质量保证具有重要意义。变焦测量方法具有无损测量、测量效率高以及测量范围大等一般非接触式光学表面测量方法的优点，尤其适合测量大角度斜面和散射面。本文围绕变焦表面形貌测量的关键算法和软件系统展开研究，主要工作内容如下：　　1）基于显微光学系统成像分析，提出并研究了一种改进的小波聚焦评价（FM）算子与高斯插值法结合的变焦表面形貌恢复算法。此算法抗干扰能力强，有效综合了变焦表面形貌恢复精度和效率。　　2）研究了三维稳健高斯滤波算法，提出了一种以变焦表面置信度评价矩阵作为初始垂直权函数的三维高斯稳健滤波算法。该算法收敛速度快，能对变焦测量三维表面形貌实现稳健滤波。　　3）基于Visual Studio2010软件开发平台，开发了变焦表面形貌测量软件系统。实现测量过程中的运动控制、图像采集和三维表面形貌恢复、分析与评定。　　4）将研究的相关算法和软件系统应用于自主开发的变焦表面形貌仪器，并进行实验测试，取得了良好结果。