提出了一种非线性相位误差的全场补偿方法，通过对参考面相位的多次测量，提高了参考面的解相精度，提取出一个逼近理想值的期望相位面，并用该期望相位面检测非线性相位误差。重构待测物体时，可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差，并以此对物体的展开相位进行全场补偿。采用所提方法重构已知具体高度的平面，平均绝对误差的最大值从0.48 mm减小到0.06 mm，方均根误差的最大值从0.55 mm减小到0.07 mm。