相移数字全息术现已发展成为一门集光、机、电、算于一体的新型精密检测技术。它是利用图像传感器采集物体的干涉图样，再通过计算机准确地从采集的图像中重构出物体的强度和相位信息。该技术具有非接触、无损伤、精度高等优点，现已被广泛应用在光学表面检测、流体测量、生物细胞检测等诸多领域。在传统的单波长数字全息中，重构出的物体相位通常包裹在（-π，π）之间，此时需要借助解包裹算法才能准确地恢复出物体的三维形貌。然而，当待测物体形貌过于复杂或者梯度跳变过大时，传统解包裹算法便会失效。双波长数字全息因其利用两个不同波长的频差产生了一个比原单一波长大得多的等效波长（等效波长可以达到微米甚至毫米量级），从而大大地扩大了干涉测量的量程，进而有效地克服了测量梯度变化大的物体时传统解包裹算法失效的问题。　　在双波长数字全息术中，从采集到的干涉条纹图中提取两个单波长下的包裹相位是至关重要的。在测量出两个单波长的包裹相位后，将两者相减并简单补偿后即可得到合成波长相位。本文详细地阐述了双波长数字全息术的发展历史与现状，分析了几种典型的双波长数字全息方法的优缺点。为了更好地解决目前双波长数字全息术存在的测量过程复杂、计算速度慢、实验系统复杂等问题，我们搭建了一套利用单个黑白CCD记录的双波长同时相移数字全息干涉测量系统。并在此基础上提出了几种能从一系列双波长同时相移干涉条纹图中同时提取出两个单波长包裹相位，进而得到合成波长相位的新方法。　　论文的主要创新点:　　1、搭建了一套利用单个黑白CCD记录的双波长同时相移数字全息干涉测量系统，并通过对螺旋相位板、Jurkat细胞的三维形貌测量成功地验证了系统的可行性与有效性。　　2、提出了一种基于时域傅里叶变换的双波长同时相移全息干涉测量方法，对所提方法进行了详细的理论推导，并通过模拟和实验进行了验证。该方法虽然具有一定的抗干扰性能，测量精度高，但是所需的双波长干涉条纹图数量多，相移距离长，计算速度较慢。　　3、首次提出了一种结合两步解调算法的双波长同时相移全息干涉测量方法，该方法只需5幅双波长同时相移干涉条纹图即可准确地恢复出物体的相位。模拟和实验结果均表明所提方法具有相移距离短、计算速度快、精度高等优点。但是该方法需要对干涉图的相移量进行特殊标定。　　4、研究了一种基于主成分分析的双波长同时相移干涉测量方法。对该方法的基本原理进行了详细推导，通过数值模拟与光学实验对该方法的可行性进行了验证。该方法无需对相移量进行特殊标定，计算速度快，精度高。但要求两个波长的调制振幅不能相等。　　5、提出了一种基于载频相移的实时双波长数字全息测量方法。该方法只需一幅适度载频的离轴全息图，在起始位置移动像素点（即通过空间载频引入相移），即可得到一系列载频相移子图，然后利用最小二乘原理迭代算法恢复出两个单波长包裹相位，进而得到合成波长相位。