数字图像相关法是实验力学领域发展起来的最为成功的测量方法之一。现如今,数字图像相关方法已经从实验室走向了工程应用,且拥有众多商用和开源测量系统可以选择,说明数字图像相关方法已经非常完善了。从测量方法的发展规律来看,对于数字图像相关方法的研究工作应该从测量方法的优化向测量方法的拓展发展转变。本人博士期间的工作前期致力于测量精度的优化,后期致力于寻找一些拓展方法以期扩大数字图像相关方法的适用范围。围绕着促进数字图相关方法的发展这个主题,论文第一章讨论了数字图像相关方法的发展历程和现状,并给出了未来可能的发展趋势。论文第二章为了解决亚像素平移实验实施困难的问题。本文借助液晶显示屏本身像素间隔均一性很高的特点,设计实施了困扰研究人员很久的亚像素平移实验。同时研究了图像传感器的采图噪声、散斑图结构和插值算法等因素对相关测量精度的影响。发现图像的噪声涨落既依赖于相机种类,也与图像灰度成正比并实验上获得了插值偏差周期曲线。论文第三章将液晶屏幕平移实验应用于相机畸变标定评估中,提出了一种易于实行、高精度、适用于各种镜头的畸变标定精度实验评估方法。论文第四章为解决三维数字图像相关方法大视场测量难以标定的问题,提出了一种利用变焦镜头的大视场三维测量立体相机标定方法。在标定相机内参上利用magill’s formula标定近距离小视场时的内参来计算大视场时的内参的方法被提出。对于外参标定,文章中利用变焦镜头变焦能力来缩小视场,用常规大小标定板标定小视场时的外参,再计算大视场时的外参。论文第五章为了解决隧道施工阶段形貌重建工作,本文给出了一种新的解决大视场形貌测量的思路。为了避免因为使用传统数据拼接方法引入累计误差,本文利用带有角度反馈的自动扫描机构结合三维数字图像相关方法,利用角度反馈得到多是视角数据之间的相互位置关系,再将多视角的数据进行坐标系统一,获得隧道整个横截面形貌。相应的硬件平台被制作,并在一个实际的施工阶段隧道进行了测量。制作的硬件平台扫描一圈仅耗时30s左右,传统方法(常用的全站仪方法)耗时是本装置的30倍以上。论文第六章为了解决风力发电机叶片安装时需要对叶片桨距角逐个精准调零的测量问题,本文利用叶片本身自带的航空标识作为特征,提出了一种基于数字图像相关方法的叶片桨距角测量方案。精度验证实验被进行,结果显示了提出方案的精度满足需求。