随着生产制造业的不断发展以及精密仪器的不断更新与升级,对广泛应用于航空航天、汽车制造、家用电器等领域的镜面反射材料的质量和使用性能的要求也越来越高。在镜面物体表面检测的现有方法中,基于条纹反射的表面测量技术由于具有灵敏度高、检测速度快、成本低等优点,受到了研究人员的极大关注。与其它检测方法一样,提高测量精度始终是条纹反射技术的研究重点。本文主要是对相位展开技术和三维重建技术进行研究,创新性地提出将稀疏表示应用于条纹反射检测法中。(1)条纹反射表面测量技术是将显示在LCD上的条纹图像投射到被检测物体的表面,通过CCD相机拍摄经被测表面反射的变形条纹图像并进行相位解调,得到与被测物表面变化有关的相位分布。本文通过理论推导得到了相位与梯度的数学关系,介绍了测量系统的几何标定原理与过程,为三维面形重建奠定了基础。(2)针对相位展开技术存在的问题,提出将稀疏表示用于相位展开中。建立了求解展开相位的数学模型,并通过梯度下降算法求解展开相位,通过数值模拟并与传统的相位展开算法对比得出:通过稀疏相位展开算法得到的展开相位精度较高,得到的展开相位图也很平滑,并没有出现误差大、拉线等现象,说明稀疏表示相位展开能够很好的抑制噪声,采用这种方法进行相位展开得到的结果更加准确。(3)通过梯度积分重建三维面形时,由于梯度域可能存在不可积分性以及各种图像噪声,这将增大重建面形的误差和缺陷的误判率。针对这一问题,文中提出将稀疏表示引入到旋度计算方程中,将旋度表示为给定的冗余旋度字典与梯度误差最稀疏解的线性组合,克服了不可积分条件和各种噪声的干扰。为了验证算法的可行性,文中分别在高斯分布噪声、瑞利分布噪声、均匀分布噪声干扰的条件下进行数值模拟,结果表明,与标准最小二乘积分相比,利用稀疏表示梯度积分重建三维面形可以有效抑制各种类型的噪声,提高划痕判断的准确率,初步的实验结果也进一步验证了该算法的有效性。