非球面光学元件因其小型化、高自由度,在现代光学系统中应用极为广泛,但其加工与检测难度却远大于球面镜或平面镜等传统光学元件。先进技术的面形检测设备对提升非球面加工质量有至关重要的作用,当前传统的非球面检测技术在精度、通用性、效率等方面难以兼顾。白光干涉技术的发展,实现了对表面加工面形二维、三维测量,并能更精确地描述表面形貌细节特征,如表面粗糙轮廓、纹理、几何形状测量,对于非球面精密加工的质量控制有着重要的参考意义。本文围绕白光扫描干涉测量仪的开发以及关键技术展开研究,提出了一种白光扫描干涉检测系统的设计方法,着重对白光干涉信号预处理方法及信号峰值解算方法进行了详细的研究,搭建了白光干涉测量仪的硬件系统,开发相关的检测软件,并通过系统标定实验及非球面测量实验验证了所提出的测量系统的测量精度与重复性精度。本文主要完成工作可概括如下:1)研究了光学元件质量检测的不同方法与原理,分析当前常见的非球面面形质量检测方法的原理及其优点、局限性,详述白光扫描干涉法在非球面面形检测中的优势及意义。2)基于双光束干涉理论,分析了白光相干扫描干涉信号形成过程,提出了一种白光扫描干涉检测系统的设计方法,对系统部件进行了选型,进行了检测系统搭建,并根据实际测量需求,研究了关键算法,开发了一套集成干涉仪硬件控制、数据处理和质量分析功能的白光干涉测量软件。3)分析了干涉显微系统扫描采样过程、内部色散现象与环境噪声对干涉信号的影响。为了提高采集信号质量,在分析中心差分组合滤波器的信号预处理方法的基础上,提出了一种基于经验模态分解（EMD）的自适应信号预处理方法,以归一化互相关系数、均方误差、峰值信噪比综合构建了归一化指标K,作为EMD分解阶数的阈值参考,并依据流程进行信号分解重构,计算每次重构信号的质量评价指标,准确定位最佳分解重构阶数,最终达到最优的白光干涉信号预处理效果。通过系统仿真分析方法,将所提出的方法与现有的方法进行对比,验证了所提出算法的有效性。4)对当前常见的白光干涉信号峰值解算方法进行了研究,基于信号解调技术,提出了一种基于前后差分平均的能量算子,提升信号解调鲁棒性,并对获取的包络幅值信号进行后处理,通过对局部峰值函数进行三次样条插值与高斯拟合处理,改善了局部包络曲线平滑性与对称性,进一步提升了检测值的解算精度。5)使用VLSI标准台阶进行检测系统标定实验,以确保仪器测量精度与稳定性。为检测测量系统的性能,对非球面样品进行测试实验,经过对多组实测数据进行对比分析,验证所设计的白光干涉仪能够实现对非球面表面轮廓、纹理粗糙度测量,精度可达到亚纳米量级,测量重复性误差小于0.1nm,且测量精度与稳定性均满足设计需求。