激光数字散斑干涉测量技术(Digital Speckle Pattern Interferometry/DSPI)由于其全场、非接触和高精度的测量特性,在工业制造、生物医学检测等领域进行实时动态测量得到广泛应用。为实时获取精确的测量信息,各个领域对物体的三维动态变形与应变测量提出需求,但目前的数字散斑干涉技术无法真正意义的实现三维变形与应变的实时测量。采用空间载波相移技术可实现动态测量,通常使用傅里叶变换法可以从单幅散斑图中获取相位分布信息,其中需要进行傅里叶空间滤波从频谱中分离含有相位信息的谱项,传统方式的空间滤波器需要人工干预,尤其是多维频谱中需要分离多个谱项,这无疑增加了大量分析时间,所以对快速自动的空间滤波方法的研究具有重要意义。本论文对基于空间载波相移的数字散斑干涉三维变形、应变、变形与应变同步测量分别进行了理论分析,并通过搭建实验系统进行验证,提出一种自动的基于自适应局部阈值分割的傅里叶空间滤波算法,并对该算法进行了实验验证。首先详细分析和推导了变形量及其导数与相位差的关系、三维同步变形测量原理、应变测量原理以及变形与应变同步测量原理。接着分析了空间载波数字散斑干涉中影响频谱分布的关键参数和图像处理技术,分析了几种常见的相位滤波方法和解包裹方法及其优缺点。最后结合区域识别技术和局部阈值分割,提出了一种自动的基于自适应局部阈值的傅里叶空间滤波方法。为了验证提出的自动滤波算法的性能,进行了实验测试,与基于迭代阈值的区域识别算法进行不同频谱强度下识别结果的对比,结果表明提出的算法对相同和不同频谱亮度都能识别需要分离的谱项;与手动空间滤波算法获得相位进行对比,提出的算法能准确提取三维散斑干涉图的目标谱项;并对多幅散斑干涉图进行自动分析,实验结果表明该算法能够实现三维动态变形的实时测量。另外,为了验证空间载波数字散斑干涉变形与应变测量系统的可行性,搭建了空间载波散斑干涉三维变形同步测量光路,对离面变形、面内水平变形和面内垂直变形单独和同时测量;搭建了迈克尔逊型数字剪切散斑应变测量光路,对离面应变进行测量;搭建了数字散斑和剪切散斑相结合的变形应变同步测量光路,对离面变形与应变同时测量,验证了系统的可行性与实验关键参数的理论分析。为后续研究实用化的三维动态变形与应变测量系统打下良好的基础。