数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)是一种新发展起来的光学测量方法,其主要目的是研究待测物体的应力应变情况。目前,国内外学者对数字图像相关法的研究主要围绕测量精度和计算效率两方面,因此本文围绕这两方面问题对数字图像相关法的基本原理、相关系数函数、整像素搜索及亚像素配准进行了深入的研究。计算效率方面,首先讨论了常用的几种相关系数函数,确定本文的相关系数函数;整像素搜索阶段,讨论了爬山搜索法、三步搜索法两个常用的方法,并将智能搜索算法——改进的杜鹃搜索法引入整像素搜索阶段,对其搜索策略进行了详细介绍,通过可控参数的计算机模拟散斑图进行验证后得出,改进的杜鹃搜索法无论是计算效率还是可靠性都是三种算法里最好的。测量精度方面,由于灰度梯度的准确性对亚像素配准的测量精度和计算效率有重要的影响,且传统计算灰度梯度的方法在计算梯度时易受噪声的干扰出现较大计算误差,故本文提出一种基于Huber函数正则化灰度梯度的N-R法。该算法应用Huber函数正则化进行灰度梯度计算,再应用牛顿迭代算法进行亚像素配准。通过模拟散斑图,在不同位移相同噪声和相同位移不同噪声两种情况下,对新算法的抗噪能力进行验证。然后对梯度法、N-R法与新算法进行了测量精度、计算效率和抗噪性能对比。最后,将本文所提算法应用于混凝土外表面变形测量验证了所提算法在实际应用中的可行性及准确性。再将数字图像相关法与混凝土CT图像相结合,对混凝土内部变形进行了测量,并分析了混凝土的破坏过程,结果表明CT技术与数字图像相关法结合可以为混凝土内部应力应变分析提供可视化手段。