激光散斑测量技术是一种基于激光散斑特性而发展起来的现代光测力学技术,具有全场、非接触、高精度、高效率、实时性、简单灵活、抗干扰能力强等优点。随着数字图像记录处理技术和现代光电子技术的发展,基于数字激光散斑图像分析的测量技术逐步被应用于位移、振动、应变和医学诊断等各个领域中。微倾斜和挠曲变形的非接触测量方法在工程试件的力学性能测试和工程现场目标的健康检测等领域具有重要的应用价值。本文通过对数字散斑图像位移测量方法和激光散斑图像特点的研究,以理论分析、数值模拟和实验测试验证相结合的方法,对工程目标微弯曲和挠曲变形的激光散斑测量方法进行了探索和研究,主要工作有：(1)介绍了激光散斑的产生机理、类型和数学描述,从概率统计的角度阐述了激光散斑的特性,分析了散斑场的强度和相位联合概率密度函数,并对客观散斑和主观散斑的颗粒表观尺寸进行了讨论；对基于激光散斑图像位移的微倾斜和挠曲变形非接触测量方法的基本光学原理进行了推导分析。(2)进行了高效率、高精度和高鲁棒性的散斑图像位移分析方法的研究和算法实现研究。提出了一种基于空间频谱相移的快速、非插值亚像素数字散斑微位移分析方法(SSPSM),通过引入窗口函数和迭代方法,较好的抑制了离散傅里叶变换的边缘效应,实现了散斑图像位移的非插值、亚像素、频域的快速计算。提出了一种基于物理场景的散斑模拟生成方法,实现了任意位移、任意量化深度、任意分辨率和任意信噪比的数字散斑图像的生成。利用产生的数字散斑图像对SSPSM算法的计算精度、计算效率和鲁棒性进行了MATLAB仿真,结果表明该算法具有非常好的计算精度和效率,同时对低分辨率、低量化深度和低信噪比的图像也具有良好的鲁棒性。(3)进行了基于激光散斑图像位移分析的目标微倾斜非接触测量的实验研究。首先在实验室搭建了微倾斜测量光路,通过RSP60-L精密型旋转平台控制试件倾斜的角度,用CCD照相机对倾斜前后的散斑图进行采集,利用本论文提出的SSPSM散斑图像位移算法对采集到的散斑图对进行计算分析,验证了测量方法的可行性和精度,以及SSPSM算法的鲁棒性。(4)进行了基于激光散斑图像位移分析的钢梁模型挠曲变形的实验研究。对工程钢梁模型在正压力载荷下的挠曲进行了测量,利用电液伺服结构试验加载系统控制钢梁模型在正压力载荷下的挠曲变形,通过激光垂直照射到钢梁不同部位,利用CCD相机记录不同压力载荷下的散斑图像序列,再通过SSPSM算法分析图像位移并得到钢梁不同部位的挠曲角度,初步验证了基于散斑图像位移分析的工程目标挠曲变形非接触测量方法的应用可行性,并讨论了存在的问题和今后的改进措施。