光流是视频图像亮度模式的表面运动,光流计算是视频图像动态分析的主要方法之一,国内外学者提出了微分光流算法、匹配光流算法、基于能量的光流算法和基于相位的光流算法等。但是光流计算是一个不适定问题,随着运动速度的增大,对于灰度变化不连续区域的光流计算,亮度恒定假设误差将增加,从而使光流计算精度降低。另外,光流计算需要大量迭代,计算速度慢,影响了光流技术的应用进程。本文首先系统地研究了光流计算的基本理论,深入分析了基于梯度的光流计算方法,并对需要解决的问题进行了详细的探讨。然后针对光流计算中,在运动目标的边界处,灰度为非连续变化的情况,提出了一种基于梯度的非连续区域的光流计算方法,这种方法在平滑性约束的基础上,增加了轮廓约束,提高了算法的鲁棒性。最后,针对光流计算速度慢的难题,提出了一种基于多重网格的光流计算方法,该方法利用多重网格迭代收敛速度快的优点,求解由光流约束方程导出的欧拉方程,仿真实验表明,用多重网格方法计算光流场,可以很明显的减少迭代次数,提高计算速度。