上世纪八十年代提出的数字图像相关(DIC)方法是实验力学中测量变形物体表面变形信息的重要方法.经过二十多年的发展和改进,该方法以其非接触、光路简单、精度高、自动化程度高等优点而受到了广泛重视和普遍应用.该文的第一部分对数字图像相关方法中的各种亚像素位移测量方法进行了详细的探讨和总结,并提出自己的改进、完善方法.具体体现在以下的几个方面:1.讨论了曲面拟合求解亚像素位移时各要素对亚像素位移求解精度的影响,得出影响亚像素位移求解精度最重要的因素是整象素位移搜索时计算子区的大小,而选用不同相关函数的影响可忽略.2.详细讨论了各种灰度梯度算法对基于微区统计性质的数字图像相关亚像素位移梯度算法的影响,分析了可看作梯度滤波器的各梯度算子的传递函数在频域的滤波特性.并用模拟散斑和真实实验进行了验证,最后给出了一种实用的、精度高、稳定性好的梯度算子.3.基于梯度的亚像素位移算法的基本假设是变形前后的子区做刚体平移,这则与有位移梯度存在的实际场合相矛盾.M.A.Sutton提出的Newton-Rapshon方法的基本假设是变形子区发生均匀变形.H.Lu和Cary认为随着图像子区尺寸和位移梯度的增大,要考虑模板窗口的非均匀变形.该文就三种不同变形子区的假设对计算结果的影响进行了讨论,分析了不同假设的理论误差.得出基于梯度的数字图像相关方法中变形子区做刚体平移和Newton-Rapshon方法中子区均匀变形的假设所获得的变形子区中心位移在理论上是相同的结论.Newton-Rapshon方法中只考虑一阶位移梯度的子区均匀变形的假设和考虑二阶位移梯度影响的非均匀变形的假设所获得的变形子区应变信息完全相同,但是获得的变形子区中心位移有所不同.金属试件的弹塑性边界检测对于判断该试件是否失效有着重要意义,因此一直是人们感兴趣的研究课题.该文的第二部分对低碳钢试件弹塑性边界的白光相关检测方法进行了研究,提出一种用白光作为照明光源并结合数字图像处理方法来检测低碳钢试件弹塑性边界的方法.该方法将数字图像相关和低碳钢试件表面弹塑性变形前后对照明光强的反射特性结合起来以判断试件是否进入塑性屈服.这种方法光路简单、对环境要求较低.通过对加载过程中采集的试件表面序列图像的处理,可以准确地判断低碳钢试件是否进入塑性屈服.