温度是科学研究和工业生产中的重要参数。在生物医学领域,温度的精确测量与疾病的治疗密切相关,而在工业生产中,温度分布信息影响着工业生产的正常运行。在这些领域进行测温时,不仅要求测温精度不受外部因素干扰,而且要求能获得被测物的整个温度场。而现有的接触式和非接触测温技术存在各自的局限性,无法满足这些严苛的温度测量要求。因此,本文提出一种基于荧光强度比和数字图像处理相结合的温度场测温方法,这种方法能够对目标温度场进行快速、实时、准确的连续测量,测温效率和测温精度都得到了大幅度的提高。由于生物医学领域对温度传感器的要求最为严格,因此本文在选择温度传感器时,采用具有高温敏性的稀土上转换材料Na YF₄:18%Yb³⁺,2%Er³⁺@Na YF₄作为温敏探针,满足未来应用于生物医学领域的长远目标。本文基于温敏材料的520nm和540nm两个发射波段的荧光强度比（FIR）,开发了微尺度温度成像系统。两个光谱带的空间分布强度信息在通过两个不同的窄带滤光片后被相机记录,最后通过计算机对收集的图像信息进行处理得到目标物的温度分布图,从而以低成本实现了温度成像。本文首先对稀土上转换材料的FIR测温法进行了理论推导,并根据相关理论依据对温度成像系统进行硬件设计。然后,采用数字图像处理技术对得到的有效灰度图像进行去噪、滤波以及图像分割处理。最后,再根据温度标定得到的R-T关系进行温度计算,并对得到的温度图进行伪彩变换,即可得到温度的分布图。为了验证系统的可行性,文中首先对温敏材料进行了温度成像实验,实验结果表明在温敏材料覆盖范围较大时,能达到预期的实验目标。为了扩展应用领域,又分别对细胞以及发热丝补充了温度成像实验。实验结果表明,本文所使用的研究方法在技术上可行的,但测温精度还有待提高,后续还需进行大量的研究。