数字图像相关方法,作为一种非传统的光学测量方法,因其操作简单,对测试环境要求低,可做非接触式全场测量等诸多优点,在其短短三十余年的发展史上,大量的科研工作者都被吸引到了该方法的研究中。正是基于各学者的共同努力,不仅在有关该方法的理论方面取得了诸多突破,到目前为止已形成了较为全面的理论系统,而且在实际应用方面也是硕果累累,相关科研单位和商业公司都开发了不少测量产品。可以说数字图像相关方法是一门前景广泛、方兴未艾的学科。在目前的工程领域中,关于位移、应变等变形测量的方法有很多种,每种方法都有各自的优越性,也有各自的局限性。相比于这些常规的变形测量方法,数字图像相关方法具有不可比拟的优势,但同时也具有自己独特的问题所在,比如:其位移测量的精度会影响应变的测量精度,应变的测量精度还远远达不到目前通用的应变片技术测量水准,关于非均匀应变的研究成果还甚少。基于该方法还存在的问题,本文做了有针对性的研究,在介绍和整理该方法的一些基本理论的基础上,通过数值仿真模拟实验,分析了均匀变形、一般的非均匀变形、复杂的非均变形等应变测量模型,从散斑图参数选定、制作,到位移测量的计算方法、位移值的平滑去噪,再到应变问题的求解,都做了深入探讨和研究。本文的研究成果主要有:编制了可供于仿真研究的非均匀变形散斑图生成程序;提出了两种位移场平滑去噪方法,即通过对前期位移场的去噪处理,达到提升位移的测量精度,减小位移定位以及算法运算过程中产生的误差,从而实现应变精度的提升;扩展了数字图像相关方法应变研究的范围,不仅就均匀应变等简单变形做了继续探讨,更是研究了线性应变、三角函数应变、复杂的组合应变等多种新型的变形模式。