针对飞行器热端部件材料的热防护面临热震（外流气动加热将使其表面温度超过2000℃，并且在工作过程中会受到剧烈的温度变化，随之产生严重的动态热应力，极其容易导致材料的破坏和失效）、氧化（热端部件长期暴露在空气中，当温度超过一定数值时就会发生氧化反应）、烧蚀（在发动机工作时，内部会受到高热载荷破坏，出现烧蚀冲刷的现象）等主要问题。要深入研究热端部件材料高温下的氧化烧蚀现象，必要条件就是对材料在高温环境下的氧化烧蚀过程进行定量准确的观察和测量。通过对高温氧化烧蚀过中的温度、变形、形貌的同步测量，不仅可以获取材料因化学反应过程引起的表面形状变化，更重要的是可以揭示材料失效过程，并能定量给出失效的临界温度和应变范围。然而，高温环境情况极其复杂。使用传统的基于灰度不变性数字图像相关方法进行测量会导致很大的误差，甚至会根本不再适用。研究新的高温氧化烧蚀数字图像测量方法具有重要的现实意义。通过对高温氧化烧蚀机理的深入分析，本文针对高温结构测量的需求，使用了四种测量方法对高温氧化烧蚀现象进行研究，并且通过开发数字图像变形测量系统对数据采集和分析。(1)针对接触式测量和非接触式测量中存在的问题，将SUSAN角点特征检测与匹配方法应用到高温变形测量方面，设计了基于SUSAN角点特征的高温变形测量算法。(2)由于数字温度领域的测量其复杂的环境和机内噪声很难准确获得。为了解决这些问题，我们基于起源于黑体辐射理论的双色比值法，将数字图像滤波算法与比色测温法结合，实现了高温环境下的温度场测量。最后，根据对应的变形测量算法，通过开发了数字图像变形测量系统实现对高温氧化过程中温度、形貌变换、物体位移及各种材料常数等数据进行采集和分析。