中国古建筑是精湛建造工艺与优秀传统文化的有机结合,是中华民族的宝贵财富。在古建筑结构中,木梁是主要抗弯承重构件,长期承受屋盖、楼板传来的积雪、人群等竖向荷载,在上百年、甚至上千年的使用过程中,木材不可避免出现老化,使得木梁刚度降低,变形增大,故可通过变形的测试掌握古建筑木梁的结构安全状态。但传统的变形测量方法往往需在木梁上安装测量设备或附件,必然对木结构产生破坏。数字近景摄影测量利用高性能数码相机获得被测对象的图像,通过解算图像中像素的变动实现变形测量,是一种新型的非接触式变形测量技术,其中像素变动的解算算法是其核心技术之一。本文基于数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)解算技术原理,根据古建筑木梁彩绘图案的灰度分布特征,提出针对彩绘木梁变形解算的自适应搜索双精度梯度DIC算法(Adaptive-Search and Double-Precision-Gradient DIC,AD-DIC),为古建筑彩绘结构非接触式变形测量提供技术方法支撑。本文的主要研究内容及结论如下:(1)根据彩绘图案特征和灰度梯度平方和准则,提出双向自适应图像子集选择方法。通过独立改变两个坐标轴方向矩形尺度的大小,改进图像子集形状、尺寸自适应选择方法,并通过彩绘图验证了该方法在选择最佳子集形状尺寸方面的优越性。采用该方法计算得到的子集进行数字图像相关方法计算时,相比于同等计算精度下的正方形子集,其计算效率提高14%。(2)针对古建筑木梁彩绘图案灰度不均,导致传统整像素解算算法识别效果差、计算效率低的难题,提出局部穷举-自适应路径搜索法(PE-ARPS)进行整像素位移解算。预估第一个搜索点的搜索半径,在该半径内进行穷举搜索,然后采用自适应路径搜索方法获得相应整像素位移。采用常见规则图案彩绘梁进行压弯试验的结果表明,所提方法传统的粗-细搜索算法、三步搜索算法和菱形算法分别提高3.03%、3.39%及11.1%的位移解算精度,同时计算效率提高71.6%、51.2%及59.5%。(3)提出基于双精度控制的亚像素位移解算梯度法(Double-Precision-Gradient,DPG)。采用相邻两个整像素位移的初值计算结果,根据传统梯度法进行亚像素位移搜索,然后根据图像噪声标准差,对传统亚像素位移搜索结果进行非线性权重系数分配及求和,以消除梯度法在展开过程中引入的误差。散斑图模拟算例及木梁彩绘图实际测试结果表明,双精度梯度法不仅能有效消除单个整像素初值点计算亚像素位移时带来误差,而且其抗噪性较好。(4)将PE-ARPS和DPG算法融合,建立古建筑木梁AD-DIC位移高精度解算方法。采用和玺、旋子和苏式彩画三种常见古建筑木梁彩绘图,通过压弯试验验证所提方法的适用性,并设置不同光照条件模拟实测环境下的光照影响。试验结果表明,AD-DIC方法较传统方法在计算效率无明显降低的情况下,计算精度提高2.68%,计算稳定性提高75.5%。在6.43%-12.32%光照条件变化下识别精度达到99.22%,较传统方法的计算精度提升51.2%。