数字体积相关（DVC）方法可以定量提取物体内部的三维全场变形,在骨材料的研究中得到了广泛的应用。骨材料有着复杂的多级结构和各向异性的力学性能,需要对内部结构的变形演化进行定量表征。因此本文对DVC方法展开了研究并将DVC应用于自然界韧性最高的骨材料之一——鹿角的原位力学实验研究。DVC是一种非接触、非干涉的内部三维变形场测量方法,其基本原理是通过匹配物体变形前、后的体图像来测量变形,已成为实验力学领域最重要的材料内部变形测量手段之一。DVC计算量大,计算时间长;同时,DVC子体块易受成像噪声影响,会降低测量精度。针对上述问题,本文提出了效率更高的三次B样条插值方法,通过核函数与插值坐标先卷积成三维卷积核,再与插值系数进行一次卷积求出待插值亚像素灰度;之后开发出按感兴趣点均分的并行DVC程序,并设置阈值控制下的初值传递路径,采用全局累加和表和插值系数查找表进行加速;最后针对CT成像中的环状伪影与随机噪声,提出一种基于体素选择的自适应DVC方法（VSA-DVC）,该方法以子体块内体素灰度梯度作为判据进行有效体素筛选,形成由有效体素组成的不定形子体块后再参与配准过程,在环状伪影稀疏分布的边缘区域,可以在不明显降低测量精度的情况下有效提高计算效率,在环状伪影密布的中心区域,可以同时提高计算效率和测量精度。DVC可以测量物体内部的三维变形,结合DVC和同步辐射CT（SR-CT）原位在线实验可以定量分析相应的全场应变和内部结构信息的演化,对骨材料的力学性能研究有着重要的意义。鹿角是一种天然的骨材料,具有多级微观结构和优异的韧性。同时鹿角有着复杂的三维结构和各项异性的力学性能,需要三维成像方法和三维变形场提取方法进行研究。因此本文结合DVC和SR-CT技术,连续观察鹿角拉伸过程中内部微观组织的变形和破坏过程。实验中观察到鹿角内部存在大量形状大小不一的管道和腔隙,形成复杂的三维空间排列。在实现结构整体轻量化设计的同时,这些孔隙结构也可以通过各自优势相互配合。其中,福尔克曼管会阻碍应变集中区域的远距离传播,从而延缓鹿角的损伤破坏过程;在管道附近的腔隙环绕管道呈环向排布,结合实际应变分布进行分析,并根据这种排布建立腔隙环向绕管排布和径向绕管排布的有限元模型进行对比,发现这种特殊排布可以优化应变集中区的分布从而保护骨单元内部;此外,鹿角内部存在特殊的高剪应变分布区域,引导裂纹频繁偏转并阶梯状扩展。上述现象对鹿角优异的承载能力和能量耗散起到关键作用。这些结果对人造多孔材料的轻量化性能和力学性能优化具有积极的指导意义。