散斑是一种普遍存在的光学现象，以激光散斑特性为基础而发展起来的激光散斑测量技术，具有全场、非接触、测量速度快、系统设备不繁杂、被测对象范围较大、抵抗环境干扰能力较强等特点，在现代光学测量领域中充分发挥着作用，逐渐成为一门独立且有效的测量技术分支。随着自动化技术水平的日益提高，为了更好的满足高精度在线测量的工程要求，机械加工领域中的激光散斑测量方法不断推陈出新，但是关于旋转特别是圆柱体绕中心轴旋转的角位移测量方法仍然匮乏。这也是本文开展激光数字散斑角位移测量技术研究的根本原因。就激光数字散斑在角位移测量中的理论和应用价值，本文对系统结构简单、可靠性高的测角方案进行探索研究，做了一些有益的尝试。首先分析了散斑的成因，以激光照射光学粗糙表面产生的随机散斑场为研究对象，应用概率论和统计学原理对散斑场的特性进行分析。其次在阐述了数字散斑相关测量的基本原理与搜索方法的基础之上，提出了一种基于散斑相关的角位移测量系统的设计方案。该系统主要涵盖了搭建光学平台、采集散斑图像以及相关处理等内容。方案通过计算机对CCD摄像机采集的散斑图像进行数字化存储，然后依据被测物体旋转前后散斑图像的相关特性，结合数字散斑相关理论，从而实现物体角位移的测量。最后利用本系统实现了激光数字散斑平面位移和角位移这两个实验的测试，并对实验结果进行了讨论。证实了角位移测量系统的可靠性与稳定性，为深入研究目标旋转运动中参数的测量及控制，提供了一个有效的方法。