数字图像相关法（Digital Image Correlation,DIC）是一种用于全场变形测量的光测力学方法,因其具有操作简单、测量精度高、非接触式、全场测量等优点已然成为科研和工程的热门研究对象。二维DIC技术在测量精度、计算速度和适用性上都相当的成熟,但是在航空航天、精密加工、高端制造业等领域必须依靠三维DIC技术才能完成相关测量。然而现有三维DIC技术是通过对散斑点云的重构来实现变形测量的,这不可避免的带来了重构误差和计算量的增加,同时需要复杂的同步触发装置和技术以保证多个相机的严格同步,此外,不同的相机之间存在特性差异,会给DIC计算带来困难,进一步影响到整个测量系统的时效性。因此,结合成熟的二维DIC技术完成对三维目标变形的测量一直是当前研究的热点,具有很高的工程应用价值。针对圆柱试件表面变形的全场测量,传统的DIC测量是基于双目视觉完成的,不仅操作复杂,其测量精度和计算速度也难以保证。针对该问题,本文利用坐标映射结合成熟二维DIC技术实现对圆柱试件表面变形的全场测量,避免了使用三维重构计算而带来的一系列问题。主要研究内容如下:首先,对反向组合高斯牛顿（Inverse Compositional Gauss-Newton,IC-GN）算法进行了研究,建立了基于种子点扩散的多线程并行计算算法架构。通过模拟实验对比分析了该算法与三种常用亚像素位移求解算法的性能差异,实验表明该算法可以提升二维DIC测量的计算速度、计算精度和抗噪能力。然后,针对圆柱曲面试样,提出了一种坐标映射方法,在保证原空间散斑点和新坐标系下散斑点位置信息一一对应的前提下,将三维的散斑点映射至二维平面,再利用成熟的二维DIC技术,对变形前后的映射散斑图做相关搜索计算,从而获得圆柱试件表面变形的全场测量。最后,对45#钢的圆柱试样进行了拉伸实验,通过对试样弹性模量的测量,结果表明本文方法的计算精度和三维重构相似,但本文方法的计算时间为三维重构的1/3。