近年来,电子、天文、光通讯、激光核聚变和军事等领域的飞速发展对光学元件的加工和测量精度提出了越来越高的要求,而对光学元件的表面面形测量是光学加工制造领域的难题。控制加工过程中光学面形的精度可有效地提升加工精度。针对国内外现有对加工过程中的光学面形检测方法存在着测量速度慢、易损坏光学表面等问题,提出了基于相移条纹投影的光学面形测量方法。相移条纹投影法三维轮廓测量技术因其非接触、速度快、分辨率高、适应性强等特点在检测处于精磨阶段的光学面形时具有得天独厚的优势,然而测量精度一直是限制其发展的重要因素。因此提高条纹投影系统的测量精度已成为其在光学面形检测领域中得到广泛应用的一个突破口。本论文从提高系统测量精度的角度出发,对相移条纹投影测量的三个关键技术展开了研究,即系统Gamma校正技术、相机标定及成像畸变校正技术和相位—高度标定技术。针对相移条纹投影测量中存在的Gamma畸变问题,通过分析Gamma值与谐波系数的关系提出了一种准确、简便的Gamma系数预标定技术。通过仿真实验验证了该方法的精度和可靠性。最后通过实验中Gamma畸变校正前后的测量结果对比分析,得出了该方法能有效抑制系统的Gamma畸变,提高测量精度的结论。针对条纹投影测量系统的相机标定问题及镜头成像畸变问题,分析了相机成像模型和镜头畸变模型,基于张正友的平面标定法实现了相机内外参数的标定,并对镜头畸变进行了校正,提高了系统的测量精度。针对条纹投影测量系统的相位—高度标定问题,首先从系统结构入手分析了相位—高度的映射关系,然后搭建实验系统,采用校准平面平移法完成系统的相位—高度标定,最后将拟合出的高度分布与实际高度作对比,验证了该算法的精度和准确性。最后搭建实验系统,对精磨阶段的球面镜进行了测量,并将所研究的三个技术成功地应用到了测量过程中。通过将测量结果与高精度轮廓仪的测量结果作对比,证明了本文所提基于相移条纹投影的光学面形测量技术的精度和可靠性。