白光扫描干涉测量技术是一种重要的三维表面形貌测量技术,由于其非接触、面扫描、高精度、无相位模糊等特性,已广泛运用于微观表面精密测量领域。如何提高测量过程自动化程度、测量精度与速度仍是目前的关键问题。本论文主要围绕这些问题开展研究,提出一种基于柔性铰链角度调节平台的自动调平算法,解决人工调平过程操作繁琐、效率低的问题;同时,提出一种基于快速模板匹配的三维形貌重构算法,保持测量速度与测量精度之间的平衡,实现高速、高精度三维表面形貌重构。本文的主要研究内容包括:1、系统调研现有超精密三维表面形貌测量技术的研究现状,分析、比较相关技术的基本原理、优点与不足,明确目前白光扫描干涉测量技术存在的关键问题。2、深入研究白光干涉特性和白光扫描干涉测量原理,并根据其原理设计本研究测量装置总体结构,对相关零部件进行选型,最终搭建一套白光干涉测量实验装置,并分析系统的主要性能参数。3、针对白光干涉测量过程中人工观察条纹及手动调平带来的精度和效率问题,深入开展自动调平方法研究,提出基于条纹图像反馈的自动调平原理,结合柔性铰链角度调节平台,提出一种基于柔性铰链角度调节平台的分步调平算法,有效实现测量系统的自动调平,并通过实验进行算法的验证。4、针对现有白光干涉测量算法在测量精度或测量速度方面存在不足的问题,根据白光干涉测量信号相同或相似的特点,提出一种基于快速模板匹配的白光干涉三维重构算法,通过粗、精两步快速定位零光程差位置,重构三维形貌。该算法结合质心法的快速性和模板匹配的精确性,可在实现高精度测量的同时保证较快的测量速度,最后通过仿真和实验验证所提算法的有效性。5、编程实现上述相关算法,开发白光扫描干涉的三维测量软件。该测量系统具有运动控制、图像采集、自动调平、三维重建和结果显示等功能,并对三维重建数据进行滤波去噪后处理,提高系统测量精度;最后对所开发的白光干涉测量系统进行实验测试,验证测量系统的有效性。