近年来,随着航空航天技术的快速发展,相变热图试验技术得到了广泛的应用。该技术是一种大面积测温测热技术,是测试试验物表面热流线分布的重要手段之一。相变热图试验技术的关键是相变热图序列相变线的精确提取以及基于相变线的热图谱分析。本文的研究主要是针对相变热图技术的这两个关键技术展开的,具体工作如下:首先为解决相变热图序列中的部分帧的位置偏移问题,建立了一种基于结构特征的图像精确匹配指标。该指标通过分析原始图像边缘特性,统计边缘特征,并计算原始图像各个位置的权值。最终通过对比各位置权值获取最大权值的图片位置,并按照图像坐标移动获取得到精确的初始帧,利用初始帧与模板图像的帧间差分获取有效相变信息。因差分图像变化不明显,采用灰度对比度拉伸方式,增强了相变信息。其次针对复杂相变热图序列相变线自动提取问题,提出了一种基于帧间差分信息的C-V主动轮廓模型相变热跟踪算法。该算法利用了图像的差分信息,结合序列图像前后帧间的相关性即先验知识,并通过进一步改进函数本身,不需反复重构函数能量,有效的减少了计算时间,提高计算效率。在Matlab实验环境下按本文算法步骤验证本文所提算法相变线提取的实用性。实验结果表明,该算法解决了目前方法无法解决的序列图像中多相变线、拓扑变化等问题,能适应多种不同类型的模型试验物,运算速度较经典C-V模型有很大提高。最后为实现跨平台操作采用VC++6.0开发工具在Windows XP环境下实现本文算法。把所有的相变线位置汇集到一张图上,绘制出相变过程的热图谱,其中热图谱的变化情况为试验物表面的热流分布情况。再根据给定的参数,计算出各个模型表面实际位置的气动加热系数及热流系数。基于本文算法开发的软件系统在实际中得到成功应用,通过对比实例数据,验证了本文算法可靠可行。