彩色数字全息（Color digital holography）作为一种实时全视场、非接触、高精度的测量方法,已被广泛地应用到形变场测量、三维形貌测量、光测力学以及振动测量等领域。彩色数字全息检测系统使用彼此不相干的三种波长激光同时照明被测物体,可获得三个不共面的矢量,从而实现三维信息的检测。本文概述了彩色数字全息基础理论,对研究课题相关的光学衍射原理和双曝光全息干涉计量方法进行了详细的讨论。本文以“兔顶骨”为研究对象,采用彩色数字全息的检测方法对骨骼受损后的修复性能展开研究。阐述了适用于兔顶骨检测的彩色数字全息检测系统设计方案和实验操作过程,介绍了兔顶骨材料的制备过程,简述了实验中重要的仪器设备及其具体功能,解释了彩色全息图处理的算法原理,测出了兔顶骨受荷载所引起的三维相位变化分布,结果表明彩色数字全息检测兔顶骨形变场是切实可行的。通过对相位变化和三维位移进行分析,建立彩色数字全息形变检测方法获得相位变化分布与三维位移场的对应关系。在彩色数字全息检测兔顶骨材料的实验研究中,设计了实验材料的加载方案,实验测出钻孔直径为7mm侧向固定增加载荷引起的形变和载荷区间增加引起的形变,在检测材料被压实的状态下,同样测得钻孔直径为7.5mm侧向固定加载后的形变,实验充分验证了彩色数字全息检测兔顶骨形变的可行性。对完好的兔顶骨、钻孔直径3.5mm、钻孔直径3.5mm后填充环氧树脂的兔顶骨材料进行加载对比试验,运用彩色数字全息技术获取多组加载过程前后表面的全息图,重建计算出三维形变场,通过形变的连续性对比,表明钻孔后对于兔顶骨的力学性能影响较大。最后,对钻孔直径3.5mm后填充修复材料的兔顶骨进行检测,根据测出的三维形变场连续性分析结果,明显可看出兔顶骨修复材料的修复效果优于填充环氧树脂的结果,兔顶骨材料愈合后的力学性能接近完好的状态,材料修复性能较好,同时表明了彩色数字全息技术可对生物骨骼修复性能进行检测,能够准确反映出骨骼修复性能,为骨骼等仿生材料的研究提供一种可靠的检测依据。