采用光学技术获取物体三维变形信息是一个非常重要的研究领域,在航空航天、生物医学、化工材料、土木工程等方面都具有广阔的应用前景。而数字散斑干涉(DSPI)测量技术与传统的变形测量方法相比,具有全场、非接触式、高精度等诸多优点。因此在三维变形测量领域得到越来越广泛的应用与发展。针对小物体(10×10mm)三维变形的测量需求,本论文研究了数字散斑干涉三维变形测量技术,并对三维DSPI测量系统进行了研究与设计工作,主要如下：1、针对数字散斑干涉三维变形测量技术的国内外研究现状进行了研究与分析,并在其基础上提出采用单光源分光型三维DSPI系统,用于测量小物体的三维变形信息；2、研究了散斑干涉条纹相关的图像处理技术,针对相位测量,本文提出了基于偏转角的空间载波相移技术,采用单幅散斑干涉图即可实现相位值的解算,有效改善了时间相移技术只能应用于静态或准静态的测量环境下的缺点；3、设计组建了一套基于散斑干涉的面内、面外变形测量系统。对系统的光路结构进行了分析设计,对光学参数进行了选择,并在此基础上进行单光源分光型三维DSPI测量系统的仪器化设计；对系统所需器件进行分析选型,完成了光机系统的机械结构的设计与加工,并进行三维变形测量系统的组装与调试。4、基于组建的三维DSPI测量系统进行了一系列三维变形测量实验研究。实验结果表明,组建的DSPI测量系统可用于小物体的三维变形测量。