本论文的研究内容系航空基础科学基金资助项目(No．99F53065)和南昌航空工业学院测试技术与控制工程研究中心开放基金(No．2001-15)的一部分。 视觉运动分析是计算机的基本问题之一。它是研究如何从场景的图像序列中提取有关物体的结构、位置和运动信息。光流场携带了有关物体运动和景物三维结构的丰富信息。过去的方法主要是基于Horn的理论，从图像序列中找出灰度不变量。依据基本等式和附加约束，计算出一次光流场。而在彩色图像中，根据颜色的基本属性，把色彩值确定为新的不变量。由分色原理，可以把原来的光流基本等式变成一个有三个方程和两个未知量的超定线性方程组。这个线性方程组的解就是我们要求的彩色图像的一次光流场。 本文主要研究基于彩色时变图像的光流计算理论和方法，重点研究光流场中的二次光流计算，为今后研究从光流场(或位移场)中获取三维空间物体运动和结构信息的理论打下基础。 本文共分五章，第一章主要讲述研究光流场的意义和研究现状。第二章介绍了运动视觉分析的两种方法，基于特征的方法和基于光流的方法。其中引入了光流的定义，简述了光流计算的基本等式和一些约束条件，列出了计算光流的具体过程。第三章详细介绍了色彩的一些基本知识，基于这些知识，可以把灰度图像的一些计算理论用于彩色图像。第四章解决了彩色时变图像中一次光流的计算及其误差分析等问题，分析了造成一次光流计算不准确的一些原因，基于此推导出了二次光流的基本计算公式。第五章介绍了几个算例。并且对算例中一次光流场和二次光流场的显示情况和相对误差做了分析。