本发明公开了一种基于反射光场偏振与空时编码的表面三维重建方法和系统，能够有效降低累计误差，实现复杂表面的高分辨高精度三维重建，且配置灵活，成本较低。该方法包括：对待测物体进行可调控精度的空时编码三维重建以获取第一三维面形数据Dshape，并计算其法向量场Nshape；采用圆偏振光照明待测物体表面，计算反射光场法向量场Npolar；通过Nshape纠正反射光场法向量分量入射方位角φ，得到第一优化的反射光场法向量场Nc polar；通过Dshape纠正反射光场法向量相关的折射率nm，得到第二优化的反射光场法向量场Nrpolar；基于圆偏振度和Dshape联合引导梯度积分得到第二三维面形数据Dpolar；将Dshape和Dpolar进行数据融合，得到待测物体表面的第三三维面形数据Dhh。