近年来,随着计算机、CCD数字相机和图像处理技术的飞速发展,粒子追踪测速（Particle Tracking Velocimetry,PTV）技术作为一种全新无扰、瞬态、全场速度的测量方法,能够对流场速度进行无干扰测量,并将结果可视化显示。PTV技术通过匹配的方法直接跟踪流场中示踪粒子的运动而求得速度,平均效应低、准确直观,在测量两相乃至多相流场方面均具有明显的优势,为研究者了解流场内速度的分布情况提供了有效的技术手段,因此不断得到发展和应用。本文以流化床内气固两相流动中的微纳米尺度示踪粒子为研究对象,结合图像处理和成像原理等相关理论,使用C++程序语言建立了对微纳尺度示踪粒子进行PTV技术分析的相关算法,并通过Visual Studio 2010软件将其开发成一整套完整的PTV软件分析系统。文中详细阐述并分析了微纳米示踪粒子成像的特殊之处,建立了相应的预处理算法、流场后处理修正算法以及示踪粒子粒径分析算法,应用并改进了经典的匹配几率法。论文的理论研究内容包括图像处理的算法建立及检验结果的分析与总结,实践内容包括实验系统的搭建、将理论算法编辑为程序语言、软件分析系统的研发以及通过实验所采集图像进行结果验证。取得的成果如下:（1）根据流场运动情况的检测需求,对气固两相流场的实验系统完成了搭建工作,并选取了材料和尺寸适宜的500nmSiO2颗粒作为示踪粒子。在长期大量的实验中,逐步发现实验系统的不足之处并进行合理的分析与规划,通过不断改进系统的搭建方式以及对各实验参数进行合理的调节,最终完成了图像的采集工作。（2）依据微纳米示踪粒子成像原理的特殊之处、图像的噪声情况以及粒子图像的灰度分布特征,结合图像处理的相关方法,为其建立了适应性强、效果好的直方图最大梯度滤波预处理算法和去噪与粒子识别预处理算法。验证结果表明,该方法能够成功得到便于后期进行粒子匹配或粒径分析的精确粒子图像。（3）对常见的粒子匹配方法进行比对,最终使用改进的匹配几率法对已经预处理过粒子图像,完成了连续两帧图像的粒子匹配过程,得到了初步的流场速度矢量。并建立了三种普通的流场后处理修正算法,通过对结果特征的比较,最终对其取长补短建立了改进的混合后处理流场修正算法。该方法克服了普通后处理修正算法的缺点,使流场的运动情况得到了满意的矢量效果。（4）根据PTV粒子图像的特征,针对示踪粒子的光学成像原理和数字相机成像原理,建立了衍射成像占据主导地位的微纳尺度示踪粒子粒径分析算法,以及常见的几何成像占据主导地位的粒径分析算法,实现了对粒子进行粒径分析的目的。（5）通过使用Visual Studio 2010软件进行算法的编写与软件分析系统的开发,形成了一套包含图像分析、图像处理、粒径分析、流场矢量分析和vlc文件管理于一体的PTV软件分析系统,便于用户的使用,实现了流场的PTV分析功能。本文以微纳尺度示踪粒子在PTV实验条件下所拍摄的粒子图像为主要研究对象,结合相关的图像处理方法进行了流场速度和粒子尺度的分析,可为通过图像处理进行气固两相流场相关分析的研究提供一定的理论基础与帮助。