激光波前是评价激光性能优劣的重要指标,同时与激光的传输、聚焦等特性密切相关,如何准确快速的测量激光波前是激光技术中一个非常重要的研究方向。在测量激光波前的众多方法中,相位差异法(Phase Diversity,PD法)具有系统结构简单、易于实现、成本低、对事后的图像处理不需要参考目标等优点,但是缺点是计算量大,运算耗时。本研究将GPU加速运用到PD法测量激光波前的计算过程中,利用GPU并行计算的优势对PD法测量激光波前进行加速。本文首先对PD法测量激光波前的原理进行分析,将PD法测量激光波前过程中构建的目标函数、梯度函数、L-BFGS最优化算法等环节进行并行化改造,使PD算法能够在GPU上并行处理;分析PD法测量激光波前的整个耗时情况,找出该过程中最为耗时的傅里叶变换、求和、矩阵相乘等环节,对这些环节具有针对性的GPU加速计算;结合光学原理对PD算法中点扩散函数的冗余计算进行剔除,提高算法的计算效率。最后进行PD法测量激光波前的GPU加速实验,构建硬件系统和软件系统,分别用CPU和CPU+GPU的方式计算不同光斑图像尺寸下的激光波前,并与BeamWave 500波前测量仪测得的数据进行比较,在保证测量结果有效的前提下比较加速效果。实验结果表明:GPU加速的PD法测量激光波前在测量效果方面与参考值接近,满足测量结果的有效性要求;对256×256像素大小的图像利用GPU加速的方式计算激光波前,测量时间保持在6秒之内,与CPU测量的速度进行比较,加速比达到53.7,加速效果明显,可以极大提高算法的运行效率。PD法测量激光波前的GPU快速计算方法研究对激光波前的快速准确测量具有重要意义。