二维数字图像相关方法(DIC)近年来以其全场性、非接触、精度高、容易实现自动化测量等优点，已经发展为实验力学领域最常用的测量方法之一，具有广阔的应用前景。在二维DIC测量中，有很多因素影响最终测量的精度，其中，离面位移作为其中最重要的因素之一，在近年来的研究中受到特别的重视和研究。本文首先对二维DIC的核心算法Newton-Rapshon(N-R)方法进行了深入研究，分析了计算过程中采用不同位移形函数、不同亚像素插值方法以及选用不同子区大小对计算复杂度的影响。针对离面位移这一二维DIC中的关键问题，本文建立了理论模型分析测量过程中离面位移与其引入的虚假应变的关系，并基于几何光学原理提出了一种利用激光的矫正去除方法，建立了一套改进的二维DIC系统。本文的主要研究成果包括：1、分析了采用Newton-Rapshon亚像素迭代解法时，选用不同位移形函数、亚像素插值格式、不同子窗大小对计算复杂度的影响，推导出了理论公式对算法的计算速度进行预测，并且进行了数值实验进行了验证。利用理论得到的结论，在实际的计算中，我们要在保证精度的前提下，尽量合理的选择计算参数，降低算法的复杂度，以达到提升速度的目的。2、针对离面位移这一二维DIC中的关键问题，本文首先推导出了当被测平面试件发生离面位移时，离面位移参数与离面位移引入的虚假应变的关系，并通过数值实验对公式的正确性进行了验证。3、为了矫正和消除离面位移在二维DIC中引入的虚假应变，本文提出了一种利用激光基于几何光学原理的对离面位移引入的虚假应变的矫正方法，建立了一套改进的二维DIC系统，这种方法通过在被测平面试件上投射两束线激光，比较被测平面试件变形前后激光投影条纹位置的变化，来获得被测平面物体的离面位移信息。结合这些离面位移信息与前面推导的离面旋转与其引入虚假应变关系的公式，就可以获得实验过程中由离面位移引入的虚假应变，并在最后的结果中去除掉，从而得到被测平面试件的真实变形信息。