高超声速飞行器在服役过程中,环境气动加热将使其结构表面产生上千摄氏度的高温,高温导致材料物理性能的改变。同时,结构各部分温度不均匀会产生热应力,进而改变结构的力学特性。因此研究高温环境对结构振动特性的影响具有重要的参考价值。本文提出了一种基于Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度,进而通过ICGN法计算图像亚像素位移的改进数字图像相关法,增强了算法在实际测量中的噪声鲁棒性;基于非接触光学测量方法获取结构在常温环境下的动态响应,利用数字图像相关法识别结构的模态参数,并将计算结果和传统的基于加速度传感器的锤击法测量结果进行对比,验证了将数字图像相关法应用于结构模态参数测量的可行性;进一步搭建了高温非接触光学测量系统,得到了结构在高温环境下的模态参数。具体研究工作和结论如下:(1)提出了一种基于Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度,进而通过IC-GN法计算图像亚像素位移的改进算法,基于数值仿真和试验验证了采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度后,改进数字图像相关法的抗噪声能力;(2)开展了基于数字图像相关法的常温模态试验,并将试验结果与基于加速度传感器的锤击法模态试验结果进行对比,验证了将数字图像相关法应用于常温环境下模态试验的可行性和有效性;(3)进一步将数字图像相关法应用于高温模态试验,搭建了高温非接触测量系统,利用带通滤波片和蓝光主动照明降低了高温强光辐射对测量数据的影响,基于自制的高温散斑克服了传统散斑漆不耐高温的缺点,最后利用数字图像相关法识别了结构在高温环境下的模态参数。