高温物体的温度场实时测量一直是理论界和工业界探索和研究的一个重要课题。现代工业生产急需发展一种实时性强、精度较高的温度场测量设备,这对提高产品质量、节约能源、保护环境以及工业生产安全都有重要意义。在深入研究传统测温仪器和现代测温方法后,本文提出了一种以虚拟仪器技术为基础的实时温度测量系统,它融合了热辐射学,比色测温原理,CCD图像传感技术,现代图像处理技术以及计算机技术等多种学科。该系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括光学元件、CCD摄像机、图像采集卡、计算机等,它是测温系统的基本设备;软件是测温系统的核心,是由Visual C++.NET编写的Windows环境下的具有良好人机交互界面的应用程序,主要用于实现视频图像的采集,数字图像的处理以及温度场的计算与显示等工作。另外,本文还对非接触式辐射测温方法进行了改进。在提高温度测量精度方面,提出了两种方法,一是用单个CCD摄像机接受来自多个光路图像的分光测量方法,二是用经过滤光片校正的图像数据拟合不经过滤光片的图像数据的软滤光片的方法。在扩展温度测量区间方面,提出了一种在利用CCD摄像机不同电子快门分区测量的情况下,用CCD摄像机同一电子快门下改变比色波长来扩大测量温区的方法。在经过大量的实验之后,证明这几种改进的测温方法都是可行有效的。将虚拟仪器技术应用到热辐射体的温度场测量中,通过运用计算机强大的计算与处理能力,大大地提高了系统的数据分析、处理能力;通过一机多用,硬件资源共享等,大大节约了系统构建的资金。