本发明提出了一种基于双目视觉和反向模型重构的零件表面图案检测方法，该方法包括：获取大型曲面零件加工文件；基于零件表面图案进行多边界条件下高精度轮廓三维重建，得到若干不同测量视点的轮廓点云数据，对若干不同测量视点的轮廓点云数据进行拼接，得到目标图案三维点云；计算标准数模轮廓上所有加工点到四个定位孔的短程线距离；基于结构光拟合出待测量大型曲面零件实际测量时的曲面，反向生成实际测量CAD轮廓；将目标图案三维点云与实际测量CAD轮廓进行模数对比，计算轮廓检测误差。本发明在测量过程中无需用夹具固定，零件发生变形后仍能进行数据比对，实现了大型曲面零件表面加工图案的自动化、高精度测量。