搭载大型天线的卫星在绕地球飞行时,会周期性进出地球阴影区。受地球遮挡的影响,天线会被不断地加热和冷却,温度的变化会导致天线发生变形,从而影响型面精度,不利于天线的正常工作。因此,需要根据卫星在轨温度环境,在地面研制阶段对卫星天线进行低温环境下的热变形测量,明确天线的变形机理和变形量,为后续结构的优化设计提供试验数据支撑。数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）方法是一种利用结构表面的灰度信息进行变形测量的非接触式测量方法,具有高精度、非接触、全场测量等优点,在变形测量中得到了广泛的应用。但是,常用的三维DIC测量系统一般由双相机组成,能够测量的范围有限,无法满足航空航天领域中大范围测量需求。本文工作以实现大视场下全场热变形测量为目标,开展了基于相机阵列的热变形测量方法研究,具体工作内容包括以下几个部分:1、针对双相机测量范围不足问题,搭建了由16台相机组成的大型相机阵列系统,通过同步控制器进行外部触发控制,实现精度优于1微秒的相机阵列同步测量。为保证相机低温环境下正常工作,设计了相机阵列热防护装置。针对相机阵列使用过程中产生大量图像数据问题,提出了基于JPEG图像压缩算法的散斑图像压缩方法。同时,通过仿真和试验研究了不同压缩率大小的图像对测量精度的影响,结果表明,将图像压缩率控制在30%左右,对于位移测量精度的影响可忽略不计。2、针对相机阵列使用过程中相机坐标系不统一的问题,提出基于重合区域散斑匹配方法。利用不同相机测量区域之间重合部分,计算重合区域在各自相机坐标系下的三维坐标,再根据三维坐标进行坐标系转换矩阵求解,解决了相机阵列全场测量问题。基于此方法,采用多台相机成功开展了铝板三维形貌重构试验和三维位移场测量试验,并研究了不同大小的重合区域对测量精度的影响。结果表明,离面位移测量精度受到重合区域的改变影响最大,将重合区域大小控制在相机测量区域面积的12%左右,获得的位移场不存在拼接痕迹。3、针对在轨热环境难模拟问题,采用高低温试验系统,通过氮气制冷模拟-40℃低温环境,并基于红外灯阵分区加热控制方法实现均匀温度场以及具有温度梯度的温度场模拟,其中均匀温度场温度峰峰值最大为2.06℃,具有温度梯度的温度场最大温度偏差为3.901℃。进一步地,研究了灰度平均法抑制高温热气流扰动的作用,通过5次平均将位移测量结果的标准差降低30%以上,位移最大绝对误差减小37%以上。通过对比千分表位移测量结果,证明相机阵列离面位移测量最大绝对误差为0.082mm,平均绝对误差为0.043mm。最后,基于相机阵列开展了铝板在-40℃环境温度下的热变形测量试验。