数字图像相关法具有非接触式、全场检测和全数字化等特点,被广泛应用于多学科的研究和工程测量领域。目前对数字图像相关法的研究主要在空域中进行,在频域方面的研究工作尚无大的突破,其主要原因之一是未能有效地获取亚像素的频谱信息。本文从频域角度出发,基于增采样技术提出了一套完整的位移定位方法。本文取得的主要研究结论和成果如下。本文基于频域法的两种形式——单峰法和双峰法,对增采样技术进行了研究,使扩张后的频谱范围能分辨到位移亚像素级别,为后续的精确位移定位奠定了基础。为克服直接使用增采样技术引起的计算效率低,甚至因计算机内存不够而无法运行的问题,提出在初始频谱峰值点为中心3×3范围内应用增采样技术的方法——峰值定位法。峰值定位法按1/k的倍数关系由粗到细快速进行位移定位。为抑制噪声对频谱值的影响,对最后一步获取的频谱数据进行二次曲面拟合,进一步提高了位移定位精度。由于频域法是对有限尺寸的窗口图像进行傅里叶变换,在频域内会产生频谱泄露问题。为减弱频谱泄露对频谱值的干扰,在频域法进行傅里叶变换前,对被变换数据作用一合适的窗函数。文中对四种窗函数的频谱性质进行了讨论,通过模拟实验发现进行加窗运算后位移定位精度得到了大幅提升。最后,对于1个整像素以上的位移,采用窗口平移整像素位移的方法,解决了计算误差因位移的整像素部分增大而变大的问题。通过刚体平移实验,验证了本文所讨论的位移定位方法的有效性和准确性。此外,应用该方法测量了物体的摆动频率和镍薄膜的弹性模量。以上实验表明本文提出研究的频域位移定位方法是一种准确有效的位移测量方法,在工程测量方面具有广阔的潜在应用价值。