数字图像相关法作为一种高精度的非接触式全场位移和应变测量方法,在航空航天、无损检测、高温环境下的变形测量、微位移测量等方面得到了推广应用。数字图像相关法原理是对试件变形前后表面散斑图进行局部区域相似度计算,来获取位移和应变场,影响其计算效率和测量精度的因素主要有:测量环境光照的变化、散斑图像的成像质量、特征的选取、搜索算法的选择、计算窗口的大小。现有算法在求解效率和抗干扰性方面存在一些不足。为了使数字图像相关法更好地满足工程应用要求,本文提出了下列改进。针对传统数字图像相关法受测量环境的光强变化影响大的问题,提出一种基于中心对称局部二元模式(CS-LBP)的数字图像相关法。首先,在试件变形前图像中选定模板子区,提取其CS-LBP特征,根据该特征在变形后图像中查找与之匹配度最高的目标子区,利用模板子区和目标子区在图像坐标系下的相对关系计算物体位移信息。模拟散斑实验和刚体平移实验的结果表明,该算法有效的提高了数字图像相关法对光强变化的鲁棒性。针对Newton-Raphson(N-R)法计算亚像素位移时耗时长,且受位移初值影响大的问题,提出一种基于SURF与GPU加速的数字图像相关法。首先,依据图像有效像素数目,在主机端对设备端进行任务划分,设备端将计算的SURF特征上传至主机端。根据变形前后两幅散斑图像的SURF特征匹配出位移值,最后,将该位移值作为N-R迭代的初值,运算获取位移场信息。采用立式加载压力机进行圆柱体压缩和图像采集验证实验。结果表明,本文提出的算法相较于传统算法有更高的计算效率。