针对传统位姿测量的不足，提出了一种基于三维数字图像相关（3D-DIC）法的空间刚体位姿估计方法，该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列，通过3D-DIC方法进行匹配计算，获得待测物运动前后的全场坐标信息，选择计算点坐标后对其进行奇异值分解，求得位姿参数。针对3D-DIC在测量大旋转时误差较大的情况，提出了一种增加中间图像的匹配计算方法。通过平移自由度和旋转自由度的实验验证，本文方法可实现空间刚体多个位姿参数的测量，三个平移自由度的测量误差均小于0.07 mm，测量角度小于10°时，偏航角和滚转角的测量误差均小于0.2°。

柔性屏在弯折的过程中，容易出现器件损伤、胶层剥离等现象，因此明确屏幕在弯折过程中屏幕保护层的应变分布十分重要。提出一种基于数字图像相关（DIC）的柔性屏弯折应变测量方法，通过采集屏幕表面保护层的喷涂散斑图像来实现屏幕弯折过程保护层应变的全场测量，然后根据匹配点坐标计算弯折平面方程，得出弯折角度与应变之间的关系。实验结果表明，所提方法能测量出不同弯折角度下屏幕保护层全场应变信息，进而得知屏幕保护层的应力分布情况。即所提方法可量化屏体弯折时的应变量并根据应变测量结果推断出弯折过程中应力分布情况。

剪切散斑干涉测量技术是一种非接触式高灵敏度的光学检测技术。从技术研究和应用领域等方面对剪切散斑干涉技术近年来的发展进行介绍，详细阐述空间相移剪切干涉测量、多方向剪切干涉测量、多功能复用测量等剪切散斑干涉新技术，并介绍其在航空、航天、汽车、机械、新材料等领域的无损检测应用。最后，对剪切散斑干涉技术的优势和不足进行分析讨论，并对未来的研究方向进行展望。

针对普通单相机数字图像相关(DIC)系统仅能测量目标面内变形信息的问题，本文提出了一种采用单相机DIC系统实现三维全景测量的方法，即：根据多平面镜成像原理，被测目标的前后表面成像在一个共同的视场内，两个光路分别成像在两个平面镜中，将单相机扩展为4台虚拟相机，实现三维全景测量。为了更好地完成虚实像转换，实验之前对平面镜表面进行三维重建，分别采用动态、静态实验对该方法的可行性及精度进行验证。结果表明：在动态拉伸测试中，4个子区域有着相近的变化趋势，工程应变普遍分布在0.0125左右，且位移精度较高；在静态实验中，对决策币的前后表面进行三维重建，重建结果与决策币形貌相吻合。

针对传统立体视觉位姿测量方法中必须事先确定计算点的数量和位置的局限性,提出了一种基于三维数字图像相关法(3D-DIC)的空间目标位姿测量方法。该方法通过3D-DIC获得被测物不同时刻的全场坐标信息,根据提取的相应计算点坐标,结合空间向量求解空间目标的位姿参数。该方法可灵活选取计算点的数量和位置,并相应提出了计算点数量最优比条件。通过位移旋转台和六自由度平台分别对复杂形貌特征的面具试样进行了多位姿参数测量的实验验证。实验结果表明,计算点数量满足最优比条件时位姿测量精度最高,计算点的位置对测量结果影响较小,六自由度平台的测量误差在允许范围之内。所提出的3D-DIC位姿测量方法可在较小的误差范围内实现对空间目标多个位姿参数的测量。

针对传统空间载波相移剪切散斑干涉系统中剪切量难以快速、定量、精确调节的问题,提出了一种利用液晶空间光调制器(LC-SLM)调制剪切量的空间载波相移剪切散斑干涉测量系统。采用LC-SLM作为剪切量调制器件,通过电寻址的方式对LC-SLM工作区域内每个微小液晶单元的相位精确控制,通过透镜的傅里叶变换,将频域内的相移调制转化为空间域的位移调制,从而达到精确调整剪切量的目的。组建实验系统,对本文方法进行了实验验证,实验结果表明,该系统可以对物体变形引起的干涉相位变化进行全场测量,通过在LC-SLM中写入周期条纹图像,可以调节剪切量,同时也可以对空间载波频率进行调整。该系统与传统空间载波剪切散斑干涉系统相比,具有定量、精确、快速调节剪切量的优势。

数字图像相关测量中, 相关计算前会人工选取散斑区域进行区域限定。随着工业自动化的发展, 面对散斑区域形状越来越复杂以及大量散斑图片的测量需求, 找到一种散斑区域自动提取方法至关重要。本文根据散斑的特征, 对比多种常规边缘检测方法, 提出了一种基于二阶梯度熵函数的散斑区域自动提取判定函数, 并通过分析不同的散斑图片, 确定了最佳子区熵尺寸区间以及在不同散斑图中的自适应阈值区间, 最终通过连通区域分割完成对散斑区域的自动提取。文中采用实际拍摄的散斑图对该方法进行验证, 实验结果表明: 子区熵尺寸取10 pixel以上, 该算法对散斑区域表现敏感; 自适应阈值取图中最大梯度熵值的Q-1.25至Q范围内时, 可以将散斑区域与背景区域有效分割。基本能完成对散斑区域的自动提取, 达到了相关计算前散斑区域选择的目的。