环境污染以及能源的清洁高效利用是当今社会重点关注和科学研究的热点问题。在经济的高速发展下,社会对能源的需求与日俱增,使得环境问题越发严重。但我国能源结构使得我国在长期仍需依赖化石燃料燃烧,在化石燃料的能源转换过程中,燃烧效率是表征能源的利用率的有效指标,提高燃烧效率可以促进能源的有效利用以及减少污染物的排放。其中气体燃烧效率在一定程度上可以由当量比表征,对当量比进行检测和控制,可以有效提高燃料利用率并改善环境。研究表明碳氢火焰当量比与燃烧时火焰自由基有密切关系,通过对火焰自由基CH（9）和C2（9）的测量可以间接得到火焰的当量比。随着机器视觉的高速发展,有研究发现火焰图像的B图层与G图层的比值和CH（9）/C2（9）有着相似的变化。对当量比的颜色测量方法在此基础上建立了起来,通过对火焰颜色-发射光谱-自由基-当量比关系的研究,构建了基于火焰颜色的当量比软测量模型。在传统颜色法中,需要通过图像传感器获取火焰颜色信息,根据二维图像成像原理,火焰的二维投影图像是火焰发光在三维空间深度信息上的线积分,使得获取的二维火焰颜色存在厚度,即存在空间深度信息的影响。因此,本文提出从去除火焰颜色厚度和复原颜色厚度在空间中的分布两个角度去分别研究颜色厚度对预混碳氢火焰当量比软测量模型的影响。首先以甲烷火焰和丙烷火焰为研究对象,采集不同工况下的火焰图像数据,并针对后续研究需要,对图像数据进行了滤波。针对部分预混火焰和扩散火焰混杂的数据,采用了数字火焰颜色分布技术实现了预混火焰与扩散火焰的分离,最终将火焰区域的数据提取出来。其次,本文采用了Abel逆变换方法对火焰的颜色厚度进行消除,并在此基础上与传统方法进行了对比,得出颜色厚度对传统软测量模型有一定的影响,并且颜色厚度对甲烷预混火焰的影响比对丙烷预混火焰的影响要大。对于这一情况,本文采用了六种不同的Abel逆变换解法对甲烷预混火焰展开进一步研究,经过对比后得出direct法应用于甲烷预混火焰的效果要优于其他几种方法。最后,本文利用三维重建技术对火焰的颜色厚度进行三维重建,在此基础上展开研究了不同时间不同深度情况下的当量比变化,得出火焰局部区域当量比是随火焰深度变化而变化的,并且发现火焰局部区域的当量比是随着火焰深度增大而增大的,这也证明了颜色厚度势必会对基于颜色法测量火焰当量比的模型产生影响。