在汽车行业中，许多重要零部件试制出来后，通常需要对产品进行强度分析、刚度分析、耐久性分析、碰撞冲击等测试。针对其中的应力、应变测量，传统的测试工具，如应变片，只能获取有限的局部数据，对于产品开发人员全面评估产品性能和提高产品品质来说，这些数据远远不够。数字图像相关法是一种新型的非接触式光学测量方法，该方法通过采用区域匹配技术在变形前与变形后图像中进行点的匹配，进而得到全场的位移及应变。目前数字图像相关法还存在一些不足，本文研究的目的在于提高该方法的应用范围及测量精度，取得的主要研究成果有：（1）提出了一种基于散斑图特征点自动提取与匹配的变形初值估计方法。该方法利用了对旋转、光照以及视角具有不变性的SIFT特征提取算法从变形前后的散斑图中提取出同一物点的前后坐标位置，进而解算出变形初值。该方法在物体被测表面出现大变形的情况下也可以获得较准确的初值估计；（2）对于摄像机光轴与物面不垂直带来的测量误差问题，设计了一种夹角测量块，该夹角测量块的参数为分析所得，通过拍摄测量块的图像并加以处理，即可定量的知道夹角的大小，从而保证了相互间的垂直关系；（3）针对平面数字图像相关法中的亚像素算法性能测试比较问题，采用了非均匀应变散斑图来分析比较三种算法的性能，结果表明，其中Newton-Raphson方法在非均匀应变中具有最高的测量准确性；（4）利用了Matlab语言编写了一套平面数字图像相关法计算程序，该程序也包含了Newton-Raphson亚像素位移计算方法及算法的并行实现代码，该程序可完成数字图像相关法的各项计算任务。最后将数字图像相关法用于应变片无法测量的致密小孔板拉伸实验，并取得了与有限元分析法较为吻合的结果。本文的研究成果对于平面数字图像相关法扩大了其计算范围及提高了自动化程度，同时也为实验中相机的安装定位提供了精度保证。