随着微加工技术的快速发展,微结构表面形貌的获取越来越受到人们的关注。数字全息技术将光学全息与数字技术结合起来,利用CCD器件直接记录数字全息图,通过在计算机中的数字再现可以同时获得物体再现的振幅像和相位像。高分辨率的、快速的、非接触的、无损的、测量便捷的数字全息技术已发展为一种新的微观领域的测试工具,为诸多领域广泛关注。本文主要围绕数字全息技术在物体表面形貌测量方面的应用展开研究,系统的分析了离轴菲涅尔数字全息系统和基于4f系统的离轴菲涅尔数字全息系统用于形貌测量的基本理论,并进行了实验研究,主要内容如下:1.系统的分析了数字全息用于表面形貌测试的基本理论;2.针对数字全息再现中的再现光的载频系数和再现距离的调整方法进行了理论分析。提出用寻找物体空间频谱中心的方法确定再现光的载频系数,保证数字全息的准确再现,对该方法进行了模拟分析及实验验证。并提出利用“Gray”(灰度值)算法、“Entropy”(熵)的算法和“Tenengrad”(梯度)的算法确定再现距离,对三种算法进行了理论模拟。3.提出应用4f系统的成像特性消除二次相位因子对物体相位信息的干扰,并设计了基于4f系统的离轴菲涅尔数字全息系统。4.在理论分析的基础上,分别对离轴菲涅尔数字全息和基于4f系统的离轴菲涅尔数字全息进行了实验研究。