随着无人机制造业、精细农业、精密医学等行业的快速发展,对于大范围、精细化、时变性的弱流场研究和分析提出了新的要求。背景纹影技术（Background Oriented Schlieren,BOS）是一种新兴的流场可视化显示和定量分析方法,具有非接触、低成本、布置简单、能计算流场定量数值信息的优点。但背景纹影法的测量精度受制于构建测量系统的参数与背景图案参数的选择和图像分析算法的计算精度,其中许多阈值参数选择依赖于人工经验,适用性差;且当前缺少流场结构时空分析方法,损失了BOS高时间分辨率。因此,针对上述问题,本文主要研究内容包括:（1）阐述了背景纹影法的基本原理,介绍了弱流场目标背景纹影法测量装置与测量流程。分析了背景图案参数影响机理,针对弱流场设计出黑底白点,大小、间距2-5像素的散斑点目标背景图案;分析了背景纹影法仪器布设模型的灵敏度影响参数,针对弱流场对象兼顾模型灵敏度、成像范围与算法鲁棒性,确定了弱流场试验中选择35mm镜头和1/2LB≤LD≤2/3LB的灵敏度优化成像模型。（2）针对互相关算法固定窗口阈值确定困难,统一固定窗口尺寸分析位移精度差、误匹配多的问题,提出了图像信息熵约束的自适应窗口互相关算法。首先,采用最小批（Mini Batch）理论,随机选取少量搜索窗口计算图像信息熵值并求均值确定基础阈值;其次,迭代计算所有搜索窗口信息熵并设置迭代约束条件,通过信息熵阈值约束自适应调整窗口大小进行分析。最后,通过高斯九点曲面模型来约束结果正确性,剔除误匹配结果。仿真实验结果表明图像信息熵约束的自适应窗口互相关算法优于光流算法和原始算法,试验用散斑背景模拟偏移试验中RMSE仅为0.017像素,相比原始算法提高了19.05%,具有良好的提取精度。（3）针对整像素计算精度不满足精细化提取要求,进行了亚像素峰值计算研究,基于背景纹影图像相关矩阵函数模型简化了二维高斯曲面相关峰亚像素拟合技术,使用一维高斯曲线三点两次亚像素拟合方法进行精确峰值确定。同时针对BOS分析缺乏时空分析方法,本文提出了时序基线堆积分析方法,实现了弱流场结构提取的精度保证和细致化分析。最后,本文针对火焰弱流场、吹风机微弱流场和无人机极弱流场结构进行提取,实验结果表明本文提出的弱流场结构精细提取方法成功提取到流场结构的边界条件、数值信息和变化规律,验证了方法的可靠性和有效性。