圆柱度是表征轴类零件制造性能的一项基本几何量参数，圆柱度误差检测技术是支撑高端装备制造技术的一项基础关键技术。近年来，随着高端装备制造技术的高速发展，对轴类零件形状误差的测量精度提出了新的要求。同时，光电检测、机器视觉和信号处理等最新技术，为轴类零件形状误差的高精度测量提供了新的方法和手段。在圆柱度误差测量过程中，满足GPS隐含的采样面密度和采样频率的要求会使得测量数据量激增，难以实现圆柱度误差测量的高效性需求。因此，要求轴类零件的圆柱度误差测量技术及评价方法既要测量精度高又要保证测量的高效性。　　本论文综合分析了圆柱度误差测量技术的国内外研究现状，针对激光干涉圆柱面测量技术难点，提出了数字全息和压缩感知技术融合的圆柱度误差测量方法。数字全息记录获取被测圆柱面的三维形貌信息，采用压缩感知压缩提取被测圆柱面点云数据，经数字图像滤波、数字全息再现、坐标变换和圆柱度误差评定过程实现被测圆柱的圆柱度误差测量，实现了亚微米级测量精度，且具有米溯源性。论文详细研究了数字全息和压缩感知融合的圆柱度误差测量方法的相关技术，主要研究工作和创新点如下:　　1.详细分析了数字全息测量原理、圆柱度误差评价方法、压缩感知数据稀疏表示方法;以数字全息干涉光路为基础，设计了圆柱度误差测量系统方案，提出了基于数字全息和压缩感知技术相融合的圆柱度误差测量方法，完成了圆柱度误差测量系统光路结构及机械结构设计。　　2.从物参角、记录距离等方面对数字全息记录限制条件进行了详细理论分析与研究，分析了零级像和共轭像的产生机理。针对零级像和正、负一级像在频域中不同频谱特征，提出了高斯高通滤波和理想低通滤波相结合的方法，有效滤除零级像干扰，显著提高了全息再现像的图像质量。　　3.介绍了基于四次快速傅里叶变换解包裹算法和最小二乘解包裹算法，采用相位数据拟合自动补偿方法去除解包裹后连续相位中存在的误差点，提高全息相位测量精度。实验结果表明，基于最小二乘解包裹算法获得的一次、二次相位拟合结果优于基于四次快速傅里叶变换解包裹算法获得的一次、二次相位拟合结果。实验表明:最小二乘解包裹算法可用于后续的圆柱度误差测量。　　4.基于反射式离轴菲涅尔数字全息，提出了基于压缩感知技术的大尺寸数字全息图像融合方法，解决了激光光斑尺寸小等因素限制被测物体测量尺寸问题。介绍了基于小波变换图像融合方法和基于压缩感知技术图像融合方法的基本原理，给出了两种方法的算法流程，以“恒”字为研究对象进行了上、下部分图像融合和上、下、左、右四部分图像融合的对比实验，从像质、算法效率和Tamura纹理特征等方面对两种方法进行了详细的对比分析。实验结果表明:基于压缩感知技术的图像融合算法优于基于小波变换技术的图像融合算法。　　5.详细描述了粗糙度误差测量中评定长度与取样长度设计准则，鉴于激光光斑尺寸限制，本文采用横向取样长度设定以满足评定长度要求，总结给出粗糙度误差测量流程图;鉴于激光干涉在凸面测量过程中一次仅能获取局部测量数据的问题，本文提出了基于数字全息的圆柱度误差测量方法。采用数字全息技术获取多幅具有重叠区域的不同测量面对应的数字全息图，设计了相邻面重叠区域判定方法标定重叠区域，再对各测量面建立坐标系，所有测量面上径向变换后测量数据经坐标变换到第一个测量面所在坐标系，经数据融合获得各被测圆柱面统一数据源，采用最小二乘优化算法拟合出不同测量面圆心，由拟合圆心拟合出被测圆柱轴线并求出圆柱度误差。提出了基于参照特征的多尺度Harris角点的圆柱面再现像拼接方法，实现各相邻圆柱面全息图的无缝拼接和被测圆柱的三维重建。　　6.构建了基于数字全息和压缩感知技术融合的圆柱度误差测量系统实验装置。分别进行了粗糙度实验、圆柱度误差实验、全息图拼接实验和比对实验，验证了提出方法的可行性和有效性。与粗糙度标准样块比对实验结果表明:本文方法测得粗糙度的测量精度为0.2μm，实验结果表明本文提出方法测量精度高。研制的圆柱度误差测量装置达到的主要指标为:圆柱度误差测量精度为0.2μm，仪器示值误差σ=3.0％。实验结果表明本实验装置达到了一级圆柱度仪的技术指标要求，故此方法不仅测量精度和效率高，并且实验装置稳定性好。　　7.论文较为系统化地研究了精密圆柱度测量技术涉及的全息相位、径向距离的测量方法及理论。