随着科学技术的不断发展，气液两相流在石油工程、环境保护、核反应等工程中的应用日益广泛，而分散相与连续相间的相互作用以及气泡的运动形态很大程度上决定了气液两相流的工程应用效果。因而，为了进一步研究气液两相流流动特性，加深对气液两相流运动机理的理解以及气泡间相互作用的认识，并由此指导生产实践，研究气液两相流中气泡特征参数的三维测量与气泡行为具有重要意义。本文在研究双目立体视觉测量原理的基础上，构建了虚拟双目立体视觉测量系统。针对气液两相流三维测量中的标定技术、粘连气泡的分割算法进行了深入研究。结合匹配技术计算得到气泡三维特征参数，对气液两相流中气泡行为进行了初步研究。具体工作包括以下几个方面：1、研究了虚拟双目立体视觉测量的基本原理与数学模型，对虚拟立体视觉测量系统的标定方案进行深入了研究。将标定参照物置于水箱内，分别对左、右虚拟摄像机及传感器进行标定，此时三维重建精度最高，测量空间距离绝对误差优于0.13mm，相对误差优于0.49%。2、针对气泡特征参数三维测量中，多气泡粘连情况，综合考虑气泡自身属性，提出了基于链码差，结合凹陷弧长和中轴约束的粘连气泡分割算法。利用绝对链码差检测分离点对，结合凹陷弧长约束、中轴约束，最终实现粘连气泡的分割。3、在深入分析气泡体积及含气率研究现状的基础上，由虚拟立体视觉测量系统的结构信息，得到两虚拟像平面的空间位姿关系。采用最小二乘椭圆拟合算法对气泡在两个像平面内的投影边界进行拟合，得到气泡的二维轴向信息，从左右两个二维像面出发，实现了气泡体积的三维重构。4、由虚拟双目立体视觉测量系统获取气泡的三维特征参数，对气液两相流中影响气泡行为的因素进行了研究分析，并对气泡之间的相互作用做了初步研究，为研究气液两相流的流动机理提供了依据。