从理论上推导了数字图像相关(DIC)方法中应变精度的影响因素, 指出应变计算精度会随着窗口尺寸的变小而下降。为了提高图像有效分辨率, 针对细长平面试件提出了一种二维多相机全场DIC方法。该方法根据特征点检测及匹配算法定位特征点对的亚像素位置, 通过DIC方法对特征点对进行高精度配准, 利用发展的逐步优化单应矩阵方法求解图像变换关系, 得到变形前后的无缝拼接图像。分别实施了纯平移和橡胶梁三点弯两组实验。在纯平移实验中, 该方法计算得到的应变均值误差及均方根误差均在50 με以内, 验证了该方法的有效性; 采用橡胶梁三点弯实验对比该方法与三维多相机全场DIC方法, 并基于实验结果对该方法的优点与缺点进行了分析。

利用三维数字图像相关(DIC)技术对薄壁球壳受刚性球面压缩的连续变形及失稳过程进行实验研究。实验中，由于乒乓球具有理想的弹塑性材料特性以及薄且均匀的壁厚，所以采用乒乓球作为压缩对象，以透明石英玻璃球作为刚性球面，通过配制与玻璃球折射率一致的折射液来消除因玻璃球折射导致的图像畸变影响，从而解决被测表面因遮挡而不可见的问题。利用三维DIC 技术对与刚性球面接触的乒乓球表面在压缩过程中的连续变形进行直接测量。实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明，通过三维DIC 测量得到的乒乓球表面受刚性球面压缩产生的塑性环半径与理论结果非常吻合。

基于种子点扩散的并行计算方法及反向组合高斯-牛顿算法，实现了数字图像相关的现场实时测量。根据被测区域的连通性与不连通性，分别描述了单种子点与多种子点的并行计算方法。结果表明，多种子点并行计算方法可以有效地解决不连通区域的实时测量。成功将该方法用于土木准静态实验测量，实时获取全场位移及应变。碳纤维增强复合材料(CFRP)片材-钢板界面粘结滑移关系实验表明：该方法可以实时获取全场变形，根据变形场可直接判断剥离点的位置；该方法实时记录了界面剥离的扩展过程，直接得到了CFRP 片材与钢板界面粘结滑移关系，为研究纤维增强复合材料(FRP)加固界面性能提供了有效的测量手段。实时测量将有助于数字图像相关方法在土木行业更进一步的推广。

基于三维数字图像相关（3D-DIC）方法，采用拼接技术对口腔印模的三维形貌进行了测量。针对具有复杂表面形貌的口腔印模，采用由四个水平布置的相机组成的两个3D-DIC 测量子系统，对每个子系统测量得到的局部形貌进行拼接，进而得到口腔印模的整体形貌。与传统的双相机3D-DIC 测量方法测量结果进行了比较。实验结果表明，采用本文方法能够较好地重构出复杂的口腔印模的三维形貌，为口腔印模的三维重建提供了一种新的途径，同时也为复杂表面物体的三维形貌测量提供了参考。