随着我国制造业的升级,对相关产品或结构的变形和残余应力检测也会提出更高的要求,以保证制造过程的高效率和最终产品的高质量。数字图像相关法（DIC,Digital Image Correlation）作为一种新型的变形测量方法,具有非接触式测量、全场变形测量、操作简易、精度高和成本低等优点,在中国制造业的升级过程中将会发挥越来越重要的作用。本文以构建计算精度高、计算速度快、适用范围广的DIC软件为着手点,以DIC在多领域的有价值的工程应用测量为落脚点,展开DIC的经典算法优化、测量误差修正和有价值的工程应用等一系列研究。引入基于零均值归一化的互相关函数（ZNCC,Zero Normalized Cross Correlation）系数的变形初值传递方式的优化算法和基于插值系数全局表的插值计算优化算法,以提高DIC相关计算的精度和速度。通过模拟散斑图试验评估了优化算法在计算精度和速度方面的优化效果。在刚体平移试验中,优化算法测量结果的最大绝对误差为1×10^-4像素,相对误差的绝对值均小于0.30%,计算精度和经典算法相当。同时,在不损失计算精度的情况下,优化算法的计算速度比经典算法快了约120-180倍,大大缩短了计算时间。采用平均灰度梯度评估散斑图质量,研究高质量散斑图具备的一般特征和最佳对焦位置的确定。试验结果表明,高质量散斑图不仅具有形状规则、尺寸适中、分布较均匀的散斑,而且散斑图应该具有较高的亮度。不同对焦位置处的散斑图的平均灰度梯度的平方值的转折点即为最佳对焦位置。引入补偿区域修正方法对离面平移、离面旋转和面内旋转等因素引入的测量误差进行修正,并通过一系列试验评估其修正效果。研究发现,对上述因素引入的误差,补偿区域修正方法对位移场大小和波动性的修正效果是很好的。对应变场大小和波动性的修正效果要比位移场的差一些。最后研究DIC在紧凑拉伸试样全场应变测量、材料力学性能测量和焊接变形测量等多个领域的工程应用,以期能够将DIC拓展到更多的工程应用领域,希望DIC能够助力中国制造业升级。