由于透明物体存在高流动性、高透明度和高反射性等问题，传统投影条纹法和傅里叶变换法无法测量透明物体三维形貌和变形。同时，有关微裂纹和晶体位错理论的实验证据非常少，这是由于观察工具必须保证具有较高分辨率，而且测量工具必须具有表征微纳尺度变形的能力，因此，微纳米尺度变形测量有非常高的挑战性。　　在介绍一维和二维采样云纹法基本原理的基础上，本文通过数值仿真和平动实验验证了采样云纹法的测量精度和误差补偿方法，显示出二维采样云纹法的测量精度要比一维采样云纹法高一个数量级。同时，提出了测量透明和不透明物体形貌的采样云纹法基本光路，实验验证了采样云纹法可用于测量物体形貌，与相移法和傅立叶变换方法具有相同的精度。　　应用采样云纹法研究了环氧树脂聚合物液滴的固化变形行为、碳纤维/环氧树脂界面的热变形行为，单晶Si的断裂变形行为，以及单晶Au的位错变形行为。得到对应的固化形貌过程、界面热变形程度、裂纹和位错变形场，上述结果不仅有利于相关理论研究提供实验依据，而且也验证了应用采样云纹法的可行性。显示出该方法适用于从mm、μm到nm不同尺度下的变形分析，体现了采样云纹法具有非接触、高速和低成本等优点。