随着精密仪器技术的发展以及光学系统性能的提升,具有高精度光学表面的圆柱状元件得到了广泛的应用。但是现如今圆柱状元件外表面形貌检测的方法较少,且难以满足闭环形貌测量的需求。传统方法是使用圆柱度仪对圆柱状元件进行测量,但在测量过程中需要保持探针与被测面相接触,容易对测量面造成一定程度的损伤。而光学无损干涉测量方法,如计算全息CGH（Computer-Generated Holograms）,一次能够测量的面积是有限的,需要使用拼接测量技术才能实现大面积或者闭环形貌检测。本文将锥面反射镜和移相式干涉测量技术相结合,设计出圆柱外表面形貌测量的改良干涉系统,从而实现圆柱状元件外表面闭环形貌的无损测量。该测量系统采用菲索型干涉结构,具有一定的抗干扰性,可以实现大面积、高精度、快速测量。文中分析了测量系统易产生的三种失调误差,建立失调误差与干涉光程差的数学关系并使用MATLAB软件模拟出失调误差的干涉条纹图。根据不同失调误差干涉条纹的形状特点,识别测量系统中失调误差的类型并指导干涉光路的调整,减少失调误差对测量结果的影响。推导数据映射变换矩阵并将环形的形貌数据转换成矩形状的形貌数据,还原被测圆柱外表面的真实形貌。使用计算全息CGH测量圆柱样品外表面某一区域的形貌,并与改良干涉系统测得该区域的形貌数据进行对比。结果显示两种测量方法测得同一区域的形貌特征一致,且形貌数据的PV（Peak-to-Valley）数值接近。为了验证测量系统的稳定性,对圆柱样品进行连续40次的测量,其形貌数据PV值的标准差为0.0808λ,RMS（Root-Mean-Square）的标准差为0.0106λ。综上所述,本文设计的改良干涉测量系统可以实现圆柱外表面闭环形貌的一次性测量。推导出数据映射关系,将环形形貌数据转换成矩形形貌数据,还原圆柱体外表面的真实形貌。