本发明公开了一种光学偏折检测方法，包括步骤如下：搭建一光学偏折检测系统模型；设置参考面，对参考面进行光线追迹得到其在第一成像平面上的第一光斑点分布；设置系统结构误差，和一自由曲面作为被测面；对被测面进行光线追迹得到其在第二成像平面上的第二光斑点分布；根据第一光斑点分布和第二光斑点分布计算得到光斑点分布偏差；根据光斑点分布偏差计算得到被测面的表面斜率；搭建神经网络模型，通过将被测元件的表面斜率输入至神经网络模型，得到被测元件的面形。本发明能在精确重构面形的同时消除了系统结构误差的影响，为面形检测提供了一种高效率、高精度、高稳定性的方法。本发明还提供了使用上述方法的电子设备及光学偏折检测系统。