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在材料结构的应力应变测量领域，一个研究的热点问题就是如何确定被测物体受到外力或者振动加载时的微小形变量。在众多测量方法中，数字散斑干涉法以其高精度、快速、无接触的特点备受关注。数字散斑干涉测量技术将激光散斑和数字图像处理技术相结合，利用CCD将散斑干涉图直接以数字图像的方式记录下来，通过计算机对待测物体形变前后的散斑干涉图像进行一系列处理，可以得到由形变引起的相位变化，最终确定待测物体的形变信息。同时基于计算机视觉的数字图像相关方法近年来以其系统简单、实时性好、容易操作等优点，在应力应变测量领域也得到广泛关注及应用。其基本原理是根据待测物表面的起伏特征引起的图像强度分布，来实现形变前后的待测物体点对点匹配，从而可以确定待测物体的形变信息。由于与干涉方法有着本质不同，其测量范围相对较大，但精度较低，在一些微小形变测量中难以体现其优势。本文由数字散斑干涉测量法和数字图像相关测量法在形变测量中的基本原理逐步展开研究，系统分析了两者在三维形变测量中的优势和缺点。并建立了一种结合DSPI和DIC两种测量方法的三维形变测量系统，而且对其进行了实验验证。并针对此系统提出了一种单色分离的数字图像处理方法。全文的主要内容如下：1）介绍了数字散斑干涉测量方法和数字图像相关测量方法的基本原理和系统，并且对这两种方法在三维测量中的缺点及引入误差的原因作了分析；2）提出了一种结合DSPI和DIC两种方法的三维形变测量系统，基于此系统设计实验，搭建光路，对圆形金属磨砂铝板进行三维形变测量，并且结合实验分析了此测量系统的优点；3）针对结合DSPI和DIC的三维形变测量系统，本文提出了单色分离数字散斑图像处理方法，通过彩色CCD采集彩色散斑图像，再对单色分离后的灰度图像进行处理，得到离面位移和面内位移信息；4）对于图像处理中可以采用的各种方法进行对比，并且根据对比结果直接应用到新系统的实验中，最后根据离面位移和面内位移的关系，对待测物体的三维形变量进行了重建。