针对目前油液磨损颗粒在线监测方法所存在的问题,依靠数字摄像技术和图像处理技术的高速发展,本文在具备微流控芯片和显微镜等主要实验条件下,设计并搭建了一种基于微流控显微图像分析技术的油液磨粒动态监测系统,提高了磨粒测量精度和检测效率,实验证明该监测系统也具有高可靠性。基于此,本文以该系统采集的图像数据为基础,开展磨粒图像预处理算法、动态磨粒目标检测和跟踪方法及磨粒图像三维重建方法研究。首先设计并搭建了微流控显微图像油液监测系统平台。分析了显微数字成像子系统和油液进样动态子系统,进行了微流控芯片的优化。研究了针对油液监测磨粒图像的预处理算法。对二维RGB图像进行分析,研究图像退化和模糊复原过程模型,运用基于频域的方法估算运动模糊尺度,使用Lucy-Richardson滤波方法对出现磨粒运动模糊的图像进行恢复。采用高斯(Gaussian)滤波方法平滑磨粒图像,应用一种改进的拉普拉斯(Laplacian)锐化方法对磨粒图像进行锐化处理,完成磨粒图像的增强,得到具有清晰轮廓的磨粒图像。提出了一种基于油液背景差分和Canny算子结合的磨粒图像边缘检测算法,实验结果表明此方法准确、高效,为后续磨粒目标检测、跟踪的研究奠定了基础。提出了一种基于显著性理论的动态磨粒目标检测方法,利用视觉显著性提取图像感兴趣区域(ROI)的方法对动态磨粒进行监测。基于频域残差的显著性计算,提取感兴趣区域,在此基础上构建评价指标,实现微流道中磨粒的单目标检测。实验结果表明,与传统的目标检测算法相比较,本文所采用的基于显著性的磨粒目标检测算法,在保证较高检测准确率的前提下,大大提高了磨粒检测效率,减少了目标检测所需时间,可满足油液在线监测的实时分析需求,为实现基于微流控的油液动态磨粒的实时在线监测提供了可能。提出了一种基于粒子滤波理论的单目标磨粒跟踪方法,并定义了磨粒跟踪的表征,实现磨粒的抽象描述。实验结果表明,此方法能准确跟踪油液中的磨粒目标,且可以标记、显示和存储磨粒跟踪结果,也为后续开展磨粒图像三维重建的研究奠定了良好的基础。最后,提出一种基于多轮廓空间映射的磨粒图像三维重建方法。以单目标跟踪的旋转磨粒图像序列为基础数据,提取磨粒轮廓并进行数据点存储。针对磨粒偏转问题,使用最小面积外接矩形(MABR)的方法进行磨粒图像偏转矫正。并采用基于柱面坐标空间转化的算法,将离散轮廓点数据映射至三维空间。结合最小二乘插值方法,完成磨粒图像的三维模型重建。该方法完善地表征了磨粒的三维形貌特征,提高了油液在线监测技术中的磨粒分析能力,为更好地实现磨粒分类提供了新的信息维度,也为磨损状态监测和故障诊断技术的发展提供了新的思路。