针对直升机旋翼动载荷飞行试验测试需求，提出一种直升机旋翼三维动态变形测量与可视化分析方法。首先，根据直升机旋翼的结构特点和高速旋转特性，设计了以一组双目高清摄像头为核心的旋翼动态变形影像测量与监控及分析系统；其次，基于双目立体视觉测量理论，论述了测量系统标定、实时单点变形测量、散斑影像匹配、旋翼表面三维重建与三维动态变形可视化分析原理/方法；最后，在地面进行了模拟实测环境的仿真试验，实现了试验系统搭建、试验数据采集、处理与分析。试验结果证明，该方法可获得最大误差优于4 mm的定位测量精度，能很好地实现直升机旋翼三维动态变形测量，为飞行试验旋翼载荷测试数据分析等提供直观、可靠的数据与技术支撑。

为了校正玻璃介质在高温变形测量中引起的测量误差，本文将玻璃介质作为相机标定模型的一部分，基于摄影测量技术和数字图像相关法，提出一种复杂环境下的双目相机标定方法，将其应用在高温变形测量中。首先，针对复杂环境下图像质量差引起的标定困难问题，采用带畸变校正的相机成像模型，通过捆绑调整的相机标定方法完成双目相机标定，提高了标定成功率和稳定性。其次，针对复杂环境下双目相机标定精度低的问题，分析镜头焦距、环境光干扰和玻璃与相机距离等因素对标定结果的影响，给出最佳标定参数，使得标定重投影误差由0.832个像素减少到0.132个像素。最后，采用有玻璃介质的测量环境，比较标定时有无玻璃两种情况下的测量误差，结果表明：本文方法能大幅减少测量误差。试验结果表明，该方法能够有效减少高温环境下玻璃介质导致的位移场测量误差，X，Y和Z轴位移场平均测量误差分别减少70.16%，76.51%和40.05%。本文方法能够实现复杂环境下相机高精度标定，标定稳定性好，是实现高温变形准确测量的有效途径。

针对细长型和大尺寸试件的全场变形测量问题，本文提出一种基于数字图像相关方法的立体变形测量方法。通过建立多相机网络的联合约束关系，使其中任意两个CCD相机可以绑定为一个整体完成试件的部分测量，并最终将测量结果映射到统一参考坐标系下，从而减小了因直接进行全场测量而导致较大非线性成像畸变的影响，而且能够避免牺牲采集图像的有效空间分辨率。同时，联合约束关系的优化将图像对间立体配准点的搜索限制在对极线附件区域，而不是整幅图像上，从而缩小了搜索空间，提高了搜索速度。此外，通过优化试件与多相机网络之间的位置及姿态参数，进一步提高了散斑点空间三维坐标的重构精度。最后，通过位移和变形测量实验证明了本文方法的有效性，在［0.8 m，0.5 m，0.6 m］的空间范围内，目标的平移测量误差小于0.044 mm；离面位移测量精度优于0.06 mm。能够满足飞行器地面物理仿真试验的应用需求。

三维变形可以转换为应力/应变分布，是材料性能测试和结构可靠性分析的关键参数。在众多三维变形测量技术中，数字散斑干涉技术可以高精度地测量三维变形信息，在航空航天、汽车、先进制造、土木工程和生物医学等行业发挥着十分重要的作用。从散斑干涉基本原理出发，详细介绍了几类三维变形散斑干涉测量技术，并分析比较各类方法的优缺点；同时介绍了散斑干涉三维变形测量技术的国内外研究进展和最新应用；最后展望了散斑干涉三维变形测量技术在动态同步测量、测量系统简化以及应用范围扩宽等方面的发展趋势。