数字图像相关方法（DIC,Digital Image Correlation）是一种非接触式的光学测量方法,该方法以其非接触、全场测量、易于自动化等优点已被广泛应用于实验室力学测量、金属疲劳检测、生物力学测量等等。使用数字图像相关方法进行力学测量的主要过程如下:首先,利用高精度的相机采集待测物体表面施加载荷前后的散斑图像,然后使用数字图像相关算法计算出施加载荷前后被测物体表面点的位移,进而得到整个变化过程中待测物体表面的位移和应变信息。近些年,随着计算机硬件的不断更新,解决了图像测量技术在运算速度上的难题,数字图像相关方法得到飞速的发展,数字散斑相关方法以其独有的优势应用十分广泛,例如:新型的航天材料需要在极端条件下测试其力学性能、测试大型桥梁混凝土结构的力学性能等等。这些都是传统的接触式测量方法无法胜任的。本文深入研究了二维数字图像相关技术,这其中涉及了图像的采集、相机的标定、数字图像相关算法的介绍、相关函数的选取、整像素搜索法和亚像素搜索法等等,并改进了亚像素定位算法。文中对于相机的标定的原理做了详细的论述,采用了张正友标定法对相机进行标定。为了提高算法的精确度及效率,在整像素方面研究了粒子群算法、遗传算法等,在亚像素方面研究了灰度插值法,曲面拟合法等。为了验证算法的准确性,文中使用了模拟散斑图做了大量的模拟实验,这其中包括刚体位移实验与单向拉伸实验。对于不考虑时间特性的散斑图像,传统的数字图像相关算法搜索效率低,且在相关匹配时容易产生误匹配,为了提高数字图像相关算法的精度同时加快搜索效率,本文改进了亚像素定位算法,提出了基于粒子群算法的亚像素位移算法,该方法首先在整像素搜索方面采用了粒子群算法,在亚像素搜索方面,首先对于整像素周围的点使用双三次插值法进行插值,然后使用粒子群算法找到目标子区,进而得到高精度的亚像素位移。使用模拟实验对算法的精度加以验证,并完成了刚体位移实验。对于时间序列图像,为了结合时间序列图像的时间特性和空间特性,进一步提高算法的精度和效率,本文提出了基于时间序列图像的高精度亚像素位移算法。以往对于时间序列的数字图像亚像素定位算法由于使用了整像素位移作为拟合的初值,在连续多帧图像间的位移较小时（小于1pixel）,亚像素的拟合部分会产生较大的误差,针对这个问题本文提出了基于时间序列数字图像的高精度亚像素位移算法,首先通过粒子群算法计算得到整像素位移,然后使用双三次插值算法初步计算出亚像素位移,最后使用移动最小二乘法对上一步求解的亚像素位移在时间轴上进行拟合,得到了高精度的亚像素位移。文章的最后使用ANSYS仿真了硬铝的拉伸实验,验证算法的测量精度在基于粒子群算法的亚像素位移算法的基础之上得到了进一步的提高。