数字图像相关法的亚像素匹配误差与散斑图像和形函数有关，对于无迭代运算的梯度法和曲线拟合法等，形函数很难适应不同散斑图像的亚像素分布规律，为使形函数能够匹配不同的散斑图像，提出了一种基于参数化形函数的亚像素匹配方法。研究了参数化形函数中的指数变量和背景变量等参数对亚像素匹配误差的调节规律。研究结果表明，对于不同散斑图像，均可以通过对形函数参数的标定得到与散斑图像匹配的最优形函数。以散斑直径为2~20 pixel的高斯散斑图像为例，分别在x方向生成位移为0.1~0.9 pixel的10幅图像，对所提匹配方法进行了验证。验证结果表明，标定后的形函数能使不同散斑图像的亚像素匹配误差减小到0.001 pixel以内。最后，对DIC Challenge提供的实际位移散斑图像进行了验证，同样也证明了所提匹配方法的有效性。

在时空二值编码结构光三维成像系统中，一个投影仪像素通常与摄像机图像坐标系的多个像素对应。为提高系统的测量精度及数据密度，提出了一种适用于时空二值编码结构光三维成像系统的摄像机与投影仪图像亚像素匹配方法。根据测量系统的二维传递函数的低通滤波特性和时空二值编码方案，对摄像机采集的图像采用时间正弦拟合的方法求解每个像素处的相位。由于该相位与投影仪图像坐标成正比关系，所以可以实现摄像机与投影仪图像的亚像素匹配。实验结果表明该方法可将系统的测量精度提高1个数量级。在相同实验条件下的测量精度与相位测量轮廓术的相当。

将数字图像相关方法用于物体表面发生大变形时的图像匹配时,经常因变形区域非线性变形和变形过大而遇到问题。借鉴已有的分段测量思想,提出了一种改进的位移测量方法。该方法根据图像间的相关程度将图像序列中的某一阶段图像重新选取为参考图像,然后将先前匹配得到的该图像上的亚像素子区中心圆整成整像素整坐标,从而可以直接利用数字图像灰度分布作为该参考子区的灰度分布进行数字图像相关计算。对像素圆整过程中损失的精度,利用连续介质的变形连续性概念进行精度补偿。另外提出用生长法获取初始匹配点,提高了匹配点对生成效率,并且根据由生长法获取的待匹配点集与由相关计算得到的最优匹配点集之间的比率实现参考图像的自动选取。实验对比和精度分析显示所提方法有效、可靠,匹配精度在0.01 pixel量级。