将计算机图像处理技术应用于土工三轴试验土样表面变形测量，增设一组平面镜，用一台摄像机实现圆柱体土样360度全表面的变形测量，可以得到每一时刻的表面变形场和应变场。采用亚像素角点识别、单元节点平均、畸变修正和物距测量误差修正等措施保证测量精度。为保证照明环境的稳定性，变外部高流明的平面灯源为压力室内部LED冷光源，并将相机置于密闭柔性遮光罩内。分析了该测量系统可能存在的误差来源，包括镜头畸变、投影误差、偏心误差、弦代直径引起的误差及角点制作误差等，并采取措施予以减少或消除。通过在标准空心铝合金圆棒上印制方块标记点并粘贴应变片，以应变片（其应变测量精度为10-6）的测量结果为“真值”，考察图像测量结果的测量精度，结果表明二者吻合得很好，在微小应变时也很灵敏，说明了该数字图像测量系统具有很高的测量精度。以某地饱和砂土三轴剪切试验为例，通过全表面变形场分析了剪切带的发生和发展过程。