表面三维微观形貌检测是获取零件表面微观几何形状的一种重要手段。作为光学测量的主要仪器，泰曼—格林干涉仪已成功应用于物体平整度、粗糙度测量、平面位移、三维位移的测量。本文采用泰曼—格林干涉仪，结合相移技术对测量表面三维形貌技术展开了较为全面的理论与实验研究。此种相移干涉术（PSI）具有结构简单、调制方便、实时快速、高精度以及全场自动测量等优点。 1.通过数学推导，讨论了相移干涉术中条纹图的光强信息到到被测物体表面高度之间的关系，并给出了相应的计算公式。针对相移干涉术的核心问题—相位提取技术，重点讨论了两种等步长相移法：Carre算法和Stoilov算法，并分析相移误差和随机光强误差对两者的影响。经过对比讨论与误差分析，提出应用Stoilov算法于物体表面微观形貌的测量中，并在模拟和实验中验证了算法的可靠性与优异性。 2.对用Stoilov算法提取出来的相位进行去包裹处理，从而获得被测物体的真实相位。但现阶段，去包裹处理尚未有统一的评价标准，每种算法都是针对某一具体问题提出的。因此，本文选取三种比较成熟的去包裹法，详细介绍其算法原理与实现步骤，并在模拟图应用中作比较。结果发现预优共轭梯度法（PCG）去包裹效果最佳、抗噪能力好。 本文基于VC++编写了图像采集、相移法、去包裹处理的程序，其中相移法程序可输入实验条纹图，也可直接生成用户自定义的模拟条纹图。编写了基于MATLAB的最小二乘法球面拟合算法，以便求得球面物体曲率。最后，测量了R=1000mm与R=2000mm标准样块的表面形貌，将拟合曲率与已知值作比较，误差分别为0．7％与1．25％，测量结果具有很好的可靠性与精度。