生物组织的力学性能对疾病研究及诊治有重要意义。但是生物组织结构往往较为复杂,其内部全场的力学性能测试极为困难。数字体相关(DVC)方法依赖于三维成像技术,能实现非接触、内部全场位移和应变的测量。光学相干断层扫描(OCT)作为高分辨率的三维成像技术,如果与DVC技术结合,有望实现对生物组织内部力学性质的高分辨率全场三维测试。本论文研究OCT与DVC融合对生物组织内部进行全场变形测试的实验技术,并结合虚拟场方法(VFM)实现对材料弹性参数的定量求解。主要工作和结果如下:首先,设计了一套高精确度压缩加载装置,实现加载过程中力和位移的定量测量。并将此加载装置与实验室已有的OCT系统集成为一套适用于测量生物组织静态压缩的实验系统。通过理论分析和实验验证,优化了系统光路及数据采集参数,并提出了一种三维OCT扫描成像方案和提高图像相关性的方案。其次,编写了基于反向组合-高斯牛顿(IC-GN)的DVC算法程序,提出了先用粗搜索确定位移初值的方法,提高了算法准确度。通过模拟实验验证了算法的准确性。再对基于OCT的测试系统的灵敏度和准确性进行了实验验证。对静止不动的物体测试结果表明系统对位移测试的灵敏度为0.3μm,对应变测试的灵敏度为9×10-~4;对物体刚体位移和对均质物体受压的测试结果分别表明系统对位移与应变测试的准确度分别为3.4%和9.7%。用该系统对鸡胸肉组织进行压缩测试,得到了三维位移与应变。最后,提出了利用VFM结合OCT和DVC测得的三维应变场,定量求解材料弹性模量的反演方法。通过模拟压缩实验验证了VFM与DVC方法结合对材料弹性模量测试的准确性为2.8%。并利用本融合OCT和DVC的实验系统及VFM对均质生物组织仿体和双层的生物组织仿体分别进行了压缩测试。获得了组织内部的三维变形场及弹性模量和泊松比。本论文提出的融合OCT和DVC的新型实验技术能对生物组织内部进行全场三维变形测试。结合VFM能高准确度获得均质材料的弹性模量,虽然对复合材料的弹性模量测试误差较大,但是经过进一步实验控制、图像处理、及更准确的算法有望实现对非均质材料力学性能的高准确度定量测试。本文的研究成果不但丰富了实验力学新技术而且为生物力学测试提供了新的测试手段。