超精密加工技术的发展对表面轮廓检测的要求越来越高。对MEMS微机电系统、微透镜阵列等精密元件进行轮廓测量时,不仅要求测量精度高,而且要求测量范围大。垂直扫描白光干涉测量法能够满足轮廓测量高精度的要求,但是该方法测量范围小。针对白光干涉扫描法测量范围不足这一问题,本文主要开展了如下的研究工作:1、针对三维表面形貌重构算法,研究了噪声、采样步距、相干长度对重构算法的影响。对于Stoilov重构算法存在误差的问题,改进了重构算法。通过对白光干涉信号调制度进行补偿,实现了干涉信号的校正。仿真实验结果表明,改进后的算法能够有效提高表面形貌的重构精度。2、针对表面形貌大范围测量的拼接问题,研究了局部特征不变性原理,将尺度空间理论应用于表面形貌特征点的提取。分析了特征点的检测与定位原理,研究了特征点匹配和三维数据融合算法。仿真测试和拼接实验结果表明,三维表面形貌拼接算法能够有效实现表面形貌的拼接。3、基于Visual Studio 2013开发环境,设计了三维表面形貌拼接软件系统。该系统采用模块化设计,实现了三维表面形貌拼接过程中的图像采集、表面重构、数据拼接、运动控制、数据分析评定等功能。4、采用自主研发的三维表面形貌拼接软件系统进行表面形貌拼接实验,实验结果表明,三维表面形貌的水平拼接精度达到0.85μm,纵向拼接精度达到0.005μm。