基于数字图像的精密测量与运动测量已形成了一种新的测量技术一图像测量技术。图像测量技术是近年来测量领域中一个新的研究热点,是集光、机、电技术为一体的集成系统,具有全场、无损、非接触、高精度、高灵敏度、高分辨率、与同精度的其它测量仪器比较,相对价格低廉等优点,已被成功应用于科学研究和工程实际的各个领域。　　 本文以数字图像处理技术为基本手段,针对工程实际测试中的难点,就位移、速度,加速度、频率、应变、三维变形等测试中的若干问题进行了深入的研究和探索,使光学检测技术走出实验室,进入生产现场,解决工程实际问题,让光测力学方法为工业界所接受。主要研究工作如下:　　 1、针对高分子智能水凝胶等一类新材料的性能分析和表征缺少有效的测试分析方法,引入了数字图像相关测试技术。因该方法不能有效的测量弯曲变形,提出了以圆形子区模板结合变形初值估计的搜索策略,从而解决了弯曲变形的位移计算,成功的应用于海藻酸钠/PAA互穿网络水凝胶的电刺激响应行为实验研究,为制备高强度水凝胶的性能研究提供了有效的、可靠的实验分析方法和技术,同时也将对其相关应用及其发展起到了积极的推动作用。　　 2、基于迈克尔逊干涉原理的数字剪切散斑测量中引入相移技术,通过相位分析技术,即可确定相位分布,相位的精度可以达到2π/20,甚至更高,从而实现在一定的范围内对被测对象进行定量分析。将数值计算和实验有机结合,根据有限元计算结果引入初始边界条件,最终获得了沿剪切方向的离面位移分布。将本文提出的方法应用于测量大尺度下表面的微米级离面变形,成功的测试了带有支撑柱真空平板玻璃在大气压力下的表面微变形,并用有限元法进行了验证,对比结果说明了该算法的有效性和可靠性。　　 3、针对由位移场直接微分得到应变场会引入较大误差的不足,提出了一种基于位移场移动最小二乘拟合的全场应变求解方法。首先应用数字图像相关方法直接计算得到含噪声的离散位移场,然后尝试应用移动最小二乘法对其计算得到的含噪声位移场进行拟合,通过不同阶次的基函数来逼近其离散值,以此提高计算精度。同时给出了计算区域边界,如孔洞及裂纹附近区域等情况下的应变计算方法。对三点弯曲中心区域的应变场和中心带圆孔板的单向拉伸中心区域的应变场进行了计算,编制了相应的计算程序,得到了可靠的位移场和合理的应变场,与有限元计算结果相当吻合,比较结果说明,本文的方法简单、可靠,方便于工程应用。　　 4、利用以高速摄像成像技术、显微光学测量技术与时间序列数字图像相关方法相结合,建立的微机械结构动态性能分析测试系统,开展了微陀螺动力学特性的研究;并用有限元分析方法进行了验证。其测试结果与有限元计算结果一致,进一步验证了该测试方法的有效性和可靠性,且具有相当高的精度。通过有限元参数化建模,研究了双线性振动微机械陀螺仪的驱动模态和检测模态频率随其主要结构尺寸的变化规律;为微陀螺的动力学特性的进一步研究提供了新的实测方法和数值分析方法。　　 5、将非接触光测方法应用于宏观机械结构高精度动态性能分析。根据时间序列动态散斑相关跟踪测量原理,提出了一种用于宏观机械结构动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。通过结构振动过程所获取的时间历程曲线,研究模态参数识别的方法;对运动图像采集、目标图像跟踪、序列图像相关处理方法、动态测量精度等进行了较深入的研究和实践。成功的对某数控转塔冲压机床横梁的稳定性进行了分析;对某柴油发动机机体在自由状态下固有频率进行了测试。本文方法为宏观机械结构的动态参数识别、性能分析和在线测试提供了又一新的途径。