随着科学研究的不断进步,光学位移测量技术得到了空前的发展。光学位移测量技术因其高精度、高灵敏度、非接触、结构简单、易于操作、测量速度快以及低成本的优势而被广泛应用于材料分析与检测、运动的观测追踪与轨迹分析、机械制造、生命科学工程等诸多领域。光流的概念在20世纪五十年代被提出以后,随着光流的数学表达式的推出以及各种光流算法的研发与发展,长久地活跃于计算机视觉领域,被广泛应用于运动物体的检测,分析,跟踪,匹配等等。在条纹图像中,经过某段时间以后图像里的每一个像素点都会产生平面运动,形成条纹光流场。条纹光流场可以应用于平面位移场的测量,物体高度恢复等等。由于在测量的时候只需对变形条纹图进行一次拍摄采集,因此很适合于动态测量。但是,作为一种新的条纹分析工具,光流算法的一些基本特性还没有被发现和研究,诸如位移测量中所必需了解的测量范围和分辨力还不是很清楚。因此,我们重点针对典型的光流算法全局H-S光流算法和局域L-K光流算法的基本特性展开讨论,通过数值模拟方法,分析了典型的光流算法的基本特性。本文的研究内容主要如下:1.研究了基于条纹的光流位移测量法的测量范围。介绍了求解光流的数学表达、典型光流算法的数学原理以及基于条纹的位移测量计算的基本原理。通过基于迈克尔逊干涉光路的位移测量实验,说明了光流法测量位移的可行性。介绍了典型光流算法测量范围的数值模拟实验的模拟过程。通过无噪声的规则的平行条纹模拟实验,得到了当相对误差小于2%时,均方根误差小于0.03,H-S光流算法和L-K光流算法的测量范围分别约为π/6和π/2,揭示了L-K光流算法比H-S光流算法的测量范围大的事实。通过有噪声的规则的平行条纹,进一步分析了在不同的噪声条件下H-S光流算法和L-K光流算法的测量范围的变化,当噪声强度的增加,测量范围将会缩小。同时还得到了与H-S光流算法相比,L-K光流算法的较高鲁棒性的结论。2.研究了基于条纹的光流位移测量法的分辨力。介绍了典型光流算法的分辨力的数值模拟实验的模拟过程。分析了当位移为零时,典型的光流算法能和四步相移法一样,可以准确地计算零位移。通过无噪声的规则的平行条纹模拟实验,得到了在无噪声条件下,H-S光流算法和L-K光流算法的可以测得的相位变化的最小值均为10-13,此时相对误差小于0.4%。在与四步相移法对比中,发现了典型光流算法具有较高的分辨力,但是精度略逊于四步相移法。利用加载40d B的高斯噪声的规则的平行条纹,发现H-S光流算法和L-K光流算法的分辨力均增大了许多。3.分析了H-S光流算法中平滑因子对位移测量的影响。介绍了平滑因子的基本概念以及平滑因子数值模拟实验的模拟过程。通过模拟实验,分析了平滑因子在光流计算过程中的影响,给出了在H-S光流算法的测量范围前提下,可以满足位移计算要求的平滑因子的范围为[0.5,1.5]。