数字散斑相关方法又称为数字图像相关方法,它是一种基于计算机视觉技术和数字图像处理技术的新型光学测量方法。它的基本原理是通过提取变形前后散斑图的对应信息来获得结构或试件的全场形变的。由于其具有非接触、光路简单、高精度、全场测量等优点,自上世纪八十年代被提出以来,得到了国内外学者的广泛关注。目前,其已形成了较为完善的理论体系,并且被成功应运于诸多领域,如:土木工程、材料测试、航空航天等。由于算法自身的局限性,数字散斑相关方法的位移计算精度与计算速度还存在一些不足,通常为了得到更高的计算精度,不得不以牺牲计算效率为代价。本文针对这一现状,以现有的研究成果为基础,对二维数字散斑相关方法的位移测量算法展开了深入的研究,主要内容如下:(1)阐述了数字散斑相关方法的基本原理,其中包括散斑图像、测量系统、位移计算等。介绍了两类相关算法:一类是基于图像灰度的相关匹配算法(灰度相关法),另一类是基于结构分形特征相关的匹配算法(分形相关法)。并利用模拟散斑图像对相关匹配函数进行了选择。(2)研究了数字散斑相关算法中各种整像素、亚像素位移测量算法。对几种整像素位移测量算法进行了分析,并利用逐点搜索法对灰度相关法与分形相关法的系数曲面进行了对比;基于MATLAB平台,建立了多种亚像素位移测量算法的数学模型,其中包括灰度插值法、曲面拟合法(基于灰度相关拟合和基于分形相关拟合)以及其它算法(梯度法和N-R法)。对上述各种亚像素算法的搜索性能进行了对比研究,并结合分形相关法与灰度相关法提出了一种改进的曲面拟合亚像素算法。(3)编写了一套可进行人工交互式操作的数字散斑相关计算软件,并通过刚体平移实验和动挠度测量实验对改进算法的可行性与准确性进行了验证。