红外锁相法热波检测技术是近年兴起的新型红外无损检测技术的一种。其具有非接触、非破坏、单次检测面积大等特点，被广泛应用于航空航天新材料、太阳能电池和核工业等尖端行业。该方法的检测结果为二维形式的图像不能对缺陷形状有直观的认识，因此进行相关理论模型分析并与计算机技术相结合对被检测含缺陷试件进行三维重构具有重要意义。本文在借鉴了前人大量研究成果的基础上，对正弦热流在固体中的传导过程进行了分析；建立了正弦热流在单一介质薄板和三层介质复合薄板的一维热传导模型；采用傅里叶变换和格林函数法对所建模型进行了求解，得出表面热波信号相位与缺陷深度之间的关系。并对采用双路相关算法进行相位提取的算法原理进行了介绍。在Matlab环境下对实验处理得到的相位图进行了局部平滑处理。在此基础上采用推导出的解析关系把相位值转化为深度值，并对深度值进行三维数据重构，生成多层二值图像。采用数学形态学方法对得到的二值图像进行去噪处理，并在Matlab中采用面绘制方法实现了对含缺陷试件的三维重建。最后编制了用于相位图处理和三维绘制的GUI界面。对Q235预埋平底洞试件进行检测，对实验得到的相位图进行分析并进行试件的三维重建，定性地分析了理论推导与实验结果存在误差的原因。并对SiC预埋平底洞试件的背面相位图进行了三维重建，表明本文所采用方法能够完成对含缺陷试件的三维重建，从而对缺陷形状有直观形象的认识。