目前,在光学非接触测量领域,叠焦测量仍然是最具发展潜力的课题。利用运动机构实现光学系统的焦深扩展,在距离被测物体不同高度的位置采集图像序列,通过算法处理获取每一个点的最佳聚焦位置。在这个过程中,聚焦评价算法起到了重要的作用。各种聚焦评价算法在不同的使用场景下性能表现存在差异,对聚焦评价算法性能的研究有利于更好地开展测量工作。本文系统地介绍了基于焦深扩展显微成像技术的测量方法,根据叠焦原理,搭建了叠焦测量实验平台。通过改变被测物体与图像采集系统的距离,采集到一系列聚焦程度不同的图像序列。针对图像采集过程中可能会出现的偏移,编写了基于SIFT和SURF的图像配准算法,必要时矫正误差。研究了叠焦测量中经典的聚焦评价算法,分析了在不同位置和使用不同窗口大小时的聚焦评价函数曲线。获取了全聚焦图像。提出了一种基于图像序列采样点聚焦评价散点图高斯拟合的聚焦评价算子性能评估方法和一种基于全聚焦图像特征的聚焦评价算子性能评估方法。为叠焦测量选择合理的聚焦评价算子提供参考依据。将传统的图像清晰程度指标加以改造,提出了一种梯度加权图像锐度算子。本文给出了一种实用的叠焦测量中聚焦评价算法性能分析的方法流程。研究结果对实施叠焦成像与测量技术具有参考价值。