随着社会的不断发展与科学技术的快速进步，工业生产和自然环境中涉及到的气液两相流问题也越来越多，人们对气液两相流行为特征及空间运动参数的研究也越来越深刻，因此，对气液两相流的三维动态测量也变得尤为重要。本文针对气液两相流中泡状流动三维参数以及环状流动液膜参数进行研究。针对泡状流动三维参数，基于虚拟双目立体视觉平台，深入研究了基于平面靶的虚拟立体视觉传感器标定，3D-PCSS运动匹配算法等关键技术，并基于此实现了多气泡三维特征参数的三维重建，通过分析单气泡空间运动迁移方程，对连续液相三维反解析算法进行了研究。同时基于高速摄影法对环状流液膜厚度进行了测量。具体工作包括以下几个方面：1、研究了虚拟双目立体视觉系统的测量原理及数学模型，基于平面靶标定技术对虚拟双目立体视觉系统进行标定，最终标定得到测量空间距离绝对误差优于0.06mm，相对误差优于0.62%。2、实现了基于虚拟双目立体视觉系统的泡状流测量，对图像进行预处理与多阈值约束立体匹配，提出了3D-PCSS运动匹配算法，对连续多帧图像中的多气泡进行运动匹配，重建多气泡空间运动速度矢量场以及运动轨迹等三维特征参数。3、以气泡的三维运动特征参数为基础，对空间运动中的气泡受力进行深入分析，推导出气泡空间运动迁移方程，反解析液相速度，基于补充插值算法，对液相反解析散点数据进行三维插值，从而得到液相全场三维速度矢量。4、对基于高速摄影法的环状流液膜厚度测量技术进行初步研究，在基于背光源液膜厚度测量误差分析的基础上，基于激光诱导荧光法结合高速摄影法液膜厚度测量技术，对给定采样点液膜厚度进行测量并获取厚度值。