鱼类的仿生力学研究正引起国内外许多研究者的关注，在国内尚属于起步阶段。现有的鱼类运动学研究大多局限于二维观测和分析，只能大体获取鱼体形貌，不能完全反映真实的鱼的三维动态过程。作为三维分析的基础，实验观察、测量和分析是必要的研究手段。本文综述了鱼类测试技术的研究现状，对光学三维形貌测量、位相检测及展开、数字图像相关等课题做了大量的文献调研，并在此基础上对活体鱼类的测试技术和分析方法等方面进行了详细的研究和改进，主要工作和创新点如下：　　 提出将栅线投影法用于自主游动的鱼类三维形貌测量的测量方案将一组正弦光栅投影到鱼体表面，由高速摄像机记录鱼体表面的变形条纹分布，通过傅立叶变换或小波变换解调位相信息，获得基于时间序列的三维包裹位相：提出了基于动态移动过程的三维位相展开方法，最终形成了系统的鱼类动态过程三维形貌测量的理论体系和实用系统。文中用此方法再现了鲤鱼的三维形貌，验证了实验方案的可行性。　　 建立了基于单摄像机的鲤鱼整体式三维形貌测量系统为了获取鱼体全方位形貌信息，设计了基于单摄像机的双视角测量光路，将鱼体两侧的变形条纹成像在一个高速摄像机的靶面上。由高速摄像机记录鱼体两侧的变形光栅后，分别获取鱼体单侧三维形貌，并由此重构鱼体的整体式三维形貌。文中运用这套测量系统测量了鲤鱼的整体式三维形貌。　　 提出了研究鲤鱼尾鳍的运动学特性的测量和分析方法选择具有正形尾鳍的鲤鱼作为实验研究对象，运用栅线投影法测量了尾鳍连续运动的空间三维形态，并在此基础上分析研究了尾鳍的运动学特征，获取了尾鳍三维空间位置变化、摆动方式、摆动频率、特征点轨迹及特征点位相等运动学参数，从而为进一步研究尾鳍的作用，尾鳍摆动方式和摆动频率与鱼的游速间关系，尾鳍与其周围流场间关系等打下基础。　　 建立了鱼类机动过程运动学特征参数的自动分析系统将高速摄像技术与数字图像相关技术相结合，实现了鲤鱼机动过程的运动特性的测量和分析。文中提出了圆形窗口与分步数字图像相关技术相结合的数字图像相关方法以解决鲤鱼机动过程中鱼体的大转角和大变形问题，实现了对鲤鱼机动过程的轨迹跟踪，给出了鲤鱼C型起动的运动学参数，包括：运动学特征，C型起动持续时间，质心速度及半径，头部相对于质心的转角及速度等。