数字图像相关法可以精确测量物面的位移场，然而应变场分布结果误差较大。本文研究了改善应变计算的方法，研制了适用于微小尺寸材料力学性能的测试系统，并通过对多种材料的力学实验，验证了方法的正确性和系统的可操作性。 本文首先分析了数字图像相关法应变计算的传统方法——差分法，指出了其不足之处，然后提出最小二乘法以改善应变场的求解，通过模拟实验的比较，证明新的应变求解更接近理论值。然后，结合体视显微镜、微型拉伸机构，研制了微细观材料力学性能的力学测试系统。在此基础上，利用C++语言在VisualC++6.0开发平台上编写了一套集应变计算，PCVisionPlus图像采集卡控制，数字图像相关分析等多种功能的软件。该系统还能有效地标定畸变分布情况，减小高放大倍数下的测量误差。利用该系统，测试并分析了铜箔、钢片、铝片的塑性变形区应变分布，反映了微细观尺度下材料塑性大变形的特性。实验表明最小二乘法能有效提高应变计算精度，利用该系统获得的应变场可以预测塑性材料中裂纹的走向。最后，通过测量某种薄膜的弹性模量和泊松比等力学性能，体现整套系统在工程中成功应用。