面对高温热力耦合、测量空间有限等复杂的测量环境,传统的基于单点变形测量的力学参数识别技术难以实现多种类力学参数的同时测量。近年来,基于全场变形测量的力学参数反演方法迅速发展,该类方法主要通过使用基于材料本构关系的变形场后处理技术,分析待测试件在特定载荷作用下的全场变形,获得待测参量。由于全场变形数据包含了丰富的力学响应,该类方法可以通过一次实验同时测量得到多种待测力学参数。本文把集成数字图像相关方法(integrated digital image correlation,I-DIC)扩展到了高温热力耦合环境下力学多参数识别领域,实现了热力耦合变形解耦和力学多参数的同时识别;针对在基于压痕三维变形光学测量的力学参数表征工作中存在盲区的问题,本文改进了衍射辅助数字图像相关(diffraction-assisted image correlation,DAIC)三维变形测量技术,设计了压头固定式原位压痕加载装置和无盲区衍射辅助图像采集装置,测得了待测试件全表面压痕三维变形场。在I-DIC方法研究过程中,本文基于线弹性理论,构造了在特定热力载荷作用下,包含三点弯、刚体平动、刚体转动、热膨胀的高温热力耦合变形形函数。根据Lucas-kanade非线性优化原理,构造了目标函数和迭代增量,编程实现了待测参量的迭代优化算法。在验证实验中,使用高温散斑制作专利技术(中国专利号:ZL201210146916)、高温滤波成像系统和所发展的I-DIC方法,实现了高温镍基合金热力耦合变形解耦和热力学多参数同时识别,通过误差分析证明了该方法的可靠性。在基于压痕三维全场变形测量的力学反演工作中,本文改进了DAIC中的衍射辅助成像系统参数标定方法,实现了完全基于图像测量的参数标定;使用更为精确的光学成像模型,改进了DAIC方法的三维变形测量方程,提高了三维变形测量的精度。通过三维形貌和位移场测量实验,验证了改进的参数标定方法和三维变形测量方程的准确性;使用所设计的压头固定式原位压痕加载装置、无盲区散斑图像采集装置和改进的DAIC方法,测得了硅胶试件全表面三维变形,初步探索了基于该压痕变形测量各向同性材料力学参数的可行性。