柱面镜因其独特的线聚焦特性被广泛应用于强激光系统、扫描成像系统以及全息投影系统中。随着科学技术的不断发展,人们对柱面镜的精度及口径提出了更高的要求。对柱面镜进行精密检测时,通常需要一个与之口径相等或更大的标准柱面镜。然而,对于大口径或大孔径角柱面镜而言,正是因为它的非旋转对称特性使得高精度标准柱面镜制造困难且成本高。子孔径拼接技术采用“以小拼大”的原则,将被测面划分为数个互有重叠的子孔径进行逐一检测,之后利用算法将所有子孔径拼接得到全口径面形。现有的子孔径拼接算法不能完整的补偿柱面失调误差,并且对错位误差较为敏感。针对此,本文做了如下研究:(1)针对柱面的非旋转特性提出使用切比雪夫多项式来构建柱面拼接检测中失调误差的补偿模型。在此基础上,分析各种拼接算法的原理及优缺点,并最终选用误差均化算法来补偿失调误差。分析了圆形与矩形子孔径的适用范围,并选用矩形子孔径来完成单孔径的测量。(2)对传统错位误差补偿算法进行研究,针对他们的不足本文提出基于粒子群优化的子孔径拼接算法。并根据本文的优化目标对传统粒子群算法做出改进。据此编写子孔径拼接程序,通过三种评价参数对本文的拼接结果进行评判,结果显示本文算法在错位误差较大时有着更高的拼接精度。(3)对柱面子孔径拼接的路径规划提出见解,并对整个实验所用光路进行一系列研究。针对具体参数的柱面镜完成了基于计算全息法的检测光路以及校准光路的设计,最后编写了计算全息图(Computer-generated hologram,CGH)的绘制程序。(4)搭建实验光路,完成全口径以及各子孔径的面形测量。将检测数据带入所编写的拼接程序进行全口径拼接。通过与测量全口径面形信息对比,验证了本文所提算法的可行性和有效性。最后,分析了测量及拼接过程中各种因素的影响及其改进方法。