随着科学技术的迅速发展,气液两相流在诸如动力、化工、核能、石油、冶金、环境等领域中得到了越来越广泛的应用,就其工程应用效果而言,在很大程度上取决于气泡运动形态以及分散相和连续相之间的相互作用。为了深入研究气液两相流动机理,准确地表述分散相的运动特性,并由此指导生产过程及实践,对于气泡形状等特征的分析及速度场的获取具有重要的意义。本文在总结分析气液两相流参数检测发展、数字图像处理技术、数学形态学、二维数字式粒子图像测速技术、三维数字式粒子图像测速技术后,针对稀疏气泡特征分析以及稀疏和密集气相下速度场的重建进行研究。基于数字图像处理技术针对稀疏气泡通过图像预处理、图像增强、二值化、数字形态学等方法进行了特征提取,比较了不同图像增强方法、二值化方法的效果,最后确定采用3*3中值滤波、图像对数变换增强和增强大津法二值化的技术路线,得到了较为满意的结果,获得了气泡形状特征参数,并通过连续两帧气泡图像获得气泡速度参数,为后续研究气泡运动形态及气液两相间相界面相互作用打下基础。针对密集气相速度场测量,基于日本可视化学社提供的标准图像进行了仿真研究。采用基于傅里叶变换的互相关和回归迭代互相关技术,获得了较好的位移矢量场参数,验证了方法的正确性及回归迭代互相关技术在测量精度上的优越性;同时将亚像素拟合技术予以应用,进一步提高了速度场测量精度,并验证了了3点高斯亚像素拟合方法在测量精度上的优越性;最后对回归迭代互相关中产生的误矢量进行了分析与修正。针对气液两相流速度场三维测量方法进行了初步研究,分析了三维测量原理,并对三维测量技术中关键的相机标定技术进行了分析总结,并着重研究了tsai相机标定两步法。