本论文的研究内容系航空基础科学基金资助项目(No．99F53065)和南昌航空工业学院测试技术与控制工程研究中心开放基金(No．2001-15)的一部分。 如何对动态图像或时变图像序列分析来确定三维空间运动物体的结构以及物体与观察者之间的相对运动参数，是当前计算机视觉研究领域中十分热门的问题。基于光流场的研究方法是视觉运动分析的有效手段之一。 本文主要研究基于彩色时变图像的光流计算理论和方法，重点研究基于直线的光流计算，并在此基础上研究从光流场确定三维空间物体的结构和运动。 本文提出了直线坐标的概念，通过分析各种平面直线的表示方法，提出了一套简单而实用的直线坐标表示方法，提出了一种新的空间三维直线表示法，这种表示空间三维直线方法是根据空间相交两平面一般交于一条空间直线的思路而提出的。将其中的一个平面规定为由投影中心和投影直线所确定的平面，称之为反透视投影平面，而另一个平面规定为与反透视投影平面垂直相交且通过空间直线的平面。采用均通过空间直线并垂直相交的两平面来表示一条空间直线，与以往的空间直线表示法相比，具有完善性、惟一性、与二维投影关系简单等优点。通过讨论各种直线坐标参数提取算法的优缺点，综合确定了一种高效的提取直线坐标参数的算法。算法的思路是：首先，在小区域内运用霍夫变换确定直线的初始值；其次，以直线的初始值所对应的直线为中心线，建立一个矩形框；最后，利用矩形框内所包含的边缘点数据不断地迭代直至收敛，从而达到进一步修正直线的坐标参数； 本文基于特征直线的光流场，即线流场，建立了一种利用21条光流线确定空间三维物体旋转运动参数、平移运动参数以及对应的空间直线坐标的线性算法。