反射表面形貌测量是保证工件产品质量的重要环节,工件表面的形貌特征及精度直接影响了工件质量等级和系统的使用性能。目前基于光学非接触式测量的方法日趋成熟,但总体具有测量速度比较慢、测量环境要求高、测量量程小、测量效率低、测量精度差等缺点,很难高效测量反射表面的形貌。针对上述问题,对基于激光剪切干涉技术测量反射表面形貌的傅里叶变换法、相移法、自相关统计特征法进行了深入的研究,主要研究成果如下:(1)针对普通剪切干涉只能逐点测量测量效率低的问题,在María Frade等提出的横向剪切干涉系统的基础上进行了改进,设计了线光测量横向剪切干涉测量方案,扩大了原来点光测量时测量范围小、效率低的问题。系统应用Savart双折射晶体作为激光横向剪切装置,获取干涉纹理图像后,应用傅里叶变换的方式提取出干涉条纹的频率,计算出虚拟光源与参考面之间的距离,从而计算出被测表面到参考面之间的距离,通过一幅干涉图像就可计算出被测表面扫描线上的形貌。实验表明,基于傅里叶变换法的横向剪切干涉测量方式提高了工件表面形貌测量的效率减少了测量时间,线光测量误差小于35μm。(2)针对傅里叶变换法在提取干涉图像条纹频率时易受到噪声干扰使频率提取不准确,造成测量误差比较大的问题。在原有的横向剪切干涉装置Savart晶体后加入偏振相移装置,并提出了一种新的偏振相移装置,使原有需要四个CCD相机才能采集的四幅干涉图像削减到只用一个相机就能采集,经过图像处理获得相位斜率后,有效的测量出了反射表面的形貌。实验表明,最终测量误差小于30μm。(3)普通剪切干涉测量方式只能测量小粗糙度工件表面形貌,对于粗糙表面无法产生干涉条纹无法应用干涉法测量,限制了测量的量程,没有很好的解决图像纹理统计特征与表面形貌特征之间的函数关系问题,使测量具有一定的局限性。本文提出一种基于干涉图像自相关值的曲率特征来表征表面形貌粗糙度的方法,建立了曲率与粗糙度之间的函数关系,既能测量无法产生散斑的高反射光滑表面,又能测量无法产生干涉条纹的粗糙表面,扩大了测量量程。实验表明,最终测量相对误差最大为8.6%。