随着科学技术的不断进步,在石油、化工、冶金、制药、核能等领域,气液两相流的应用已越来越普遍,然而,气泡的形态及其分散相与连续相之间的相互作用,在很大程度上影响着其工程应用的效果。因此,为了进一步研究气液两相流的内在机理,更准确的描述气泡间的相互作用关系,从而在工程实践上取得更好的应用效果,对气液两相流中气泡三维特征参数的获取是有重要意义的。本文在研究双目立体视觉原理的基础上,构建了虚拟双目立体视觉测量系统,并对其结构进行了优化设计。针对气液两相流中的多气泡对象,对多气泡图像的数字图像处理技术、多气泡的同名匹配技术以及多气泡的运动匹配技术进行了研究。具体工作包括以下几个方面:1、深入研究了双目立体视觉原理,利用单台高速摄像机及两组前表面反射镜组构建了虚拟双目立体视觉测量系统,并对其结构进行了优化设计。2、利用数字图像处理技术提取出气液两相流中多气泡的特征参数。3、针对由虚拟双目立体视觉测量系统采集得到的多气泡图像,综合考虑气泡对象的属性以及场景的特殊性,提出双向外极线阈值匹配法进行气泡的同名匹配;利用外极线约束,并结合纵坐标相容性约束、距离最小约束、投影相容性约束及反向外极线约束,最终实现气泡的同名匹配,实验结果证明,双向外极线阈值匹配法能够很好的完成同名匹配。4、对典型的运动匹配算法进行了总结和研究,针对由虚拟双目立体视觉测量系统采集所得连续两帧多气泡图像的特点,对典型算法进行了算法适用度分析;利用基于同名匹配的极坐标系相关度算法,实现了连续两帧图像的多气泡匹配,实验结果证明,此改进算法能够很好的完成运动匹配。5、针对气液两相流中的多气泡图像,利用多气泡同名匹配技术、多气泡运动匹配技术以及标定出的摄像机内、外部参数以及传感器参数,最终实现多气泡运动轨迹的三维重建;并对传感器的测量精度进行了研究,实验结果表明,传感器测量空间距离误差优于0.48mm,相对误差优于1.15 %。