本文是在省部共建项目“模型黄河网络图像监测与处理系统”的资助下完成。随着计算机技术和图像技术的发展,基于图像分析及其相关技术的测量方法在河工模型试验中成功实现了流场的非接触测量,并得到了快速的发展及广泛地应用。对于实体黄河模型河势与流速的测量方法有多种,但多数方法不能实现全自动多点测量,为此本文在实体模型实验研究的基础上建立了一套黄河模型表面流场测量方法,用于实体模型的河势提取,宽度测量以及表面速度场的测量。本文紧密围绕图像测量技术在实体河工模型实验中的应用,详细介绍了河势宽度、表面流场测试的原理和实现方法。首先对通过摄像机获得模型河势图像进行预处理,采用滤波和阈值化的方法,根据不同的测量目的进行综合处理。在进行河势宽度测量时,通过对各种边缘检测算子的比较,选取处理效果较优的算子,根据流场图像的特点,对算子进行了改进,提出了一套全新的边缘提取方法,将改进的自适应高低阈值的Canny边缘检测算法与形态学连通域分割法相结合,有效的抑制了干扰边缘,实现河工模型河势的自动识别和提取,再利用示踪粒子标定河道法来确定河道位置,通过计算河势边缘间像素个数,经过相应的比例转换从而得到河势宽度。在进行表面流速测量的过程中,首先在模型河流表面撒播选定的示踪粒子,通过摄像头获取流场序列图象,经过网络将图像数据传输到计算机,图像预处理后,采用PIV技术对表面流速进行自动测量。处理中,根据河工模型本身的特点,为了得到更好的效果减少误差,本文提出了基于自适应分析窗口法来确定互相关计算的对应窗口大小,并采用Hartley变换的互相关计算代替传统的FFT变换,对PIV的测量方法进行了改进。将改进的PIV技术应用到模型表面流场进行流速测量,获得的流速信息误差小,精度高。最后对测量数据的后处理进行了讨论,对流速矢量结果进行剔除和插值,进一步提高速度测量精度。本文采用matlab7.0编制了包括图像预处理,河势测量和表面流速测量三个主要功能模块的测试系统程序,分别在模型试验台和具体的实体黄河模型上进行了应用实验,成功的测量了河势的宽度以及表面流速,取得了良好的效果。文中还对实验结果和误差来源进行了分析,并且对图像测量技术在实体河工模型测量中的应用的不足和发展进行了讨论。