柱面镜作为一种非旋转对称的光学面,其特殊性在光学系统中发挥着不可替代的作用。随着现代光学技术的不断进步,对于镜面的面形精度也提出了更高的要求。而在光学元件加工过程中,面形的精度取决于检测的精度,大口径、大孔径角柱面镜的检测,通常需要一个与口径相同或者更大的补偿镜,增加了检测成本和制备难度。本文基于计算全息检测法,提出使用子孔径拼接方法,减小补偿镜孔径大小,在提高检测能力的同时,降低检测成本。子孔径拼接方法中,需要考虑许多误差因素,有对干涉条纹置零产生影响的失调误差,由机械定位精度不足引起的定位误差,还有由于环境等无法避免的因素引起的高斯噪声,这些都会对拼接结果产生影响。现有的柱面镜子孔径拼接方法并没有对这些类型的误差进行完备的补偿。对此,本文做了如下的研究:（1）从柱面镜的数学模型出发,计算了在使用勒让德多项式拟合面形时,柱面镜主要像差的数学表达式,并通过模拟仿真分析了在柱面镜检测时,失调误差的主要表现形式。对检测光路仿真并添加失调误差,分析三个方向的倾斜与偏心所产生的失调误差中,对于Z轴的旋转最为敏感,并且与多项式第5项存在线性关系,验证了数学模型的可靠性。（2）对传统的子孔径拼接算法进行拓展,根据柱面镜特殊的性质以及子孔径检测路径,提出了适应柱面镜检测的分步拼接法,并通过计算机仿真,模拟实际测量时的失调误差的引入,通过编写的子孔径拼接测试软件对提出的算法进行了测试,结果表明,分步拼接算法对柱面镜的失调误差具有很好的补偿作用。（3）介绍了子孔径拼接时的定位误差及其传统补偿形式,构建了定位误差的数学模型,并从该误差的随机性出发,提出使用随机优化算法对定位误差进行补偿。编写了随机优化算法程序,通过测试软件验证了该算法的可行性。（4）搭建实验光路,设计了对照实验方案,完成了对全孔径与子孔径的测量,开发了子孔径拼接软件,分析计算了在处理真实数据过程中出现的裁剪误差以及像素误差,通过该实验验证了本文提出的子孔径拼接算法和随机优化算法的可行性与有效性。