随着社会的进步、科技的发展和生活水平的日益提高，室内气候越来越成为广泛关注的话题。室内气候包括空气温度、通风、污染水平等指标，工业、农业和日常生活都需要适宜的室内气候。然而由于空气温度场和气流场自身的不可见性，近年来对室内气候的研究进展缓慢。根据这一需求，本文使用烟雾媒介使室内气流场和温度场可视化，提出了一种基于计算机视觉技术重建烟雾浓度场进而计算空间温度场及气流场的方法，并通过大量实验验证了方法的可靠性。在大量阅读国内外期刊文献的基础上，本文对烟雾散射的基本原理、几何视觉中的空间位置标定、三维插值方法、三维光流法等方面做了细致的分析和研究，提出了一些创新性的改进，并将各部分内容融合在一起，形成完整的空间气流场及温度场测量算法体系，并取得了一些有价值的实验结论：（1）开展了视觉方法测量空间烟雾浓度场的研究。在借鉴现有测量算法的基础上，针对提高测量精度和简化测量设备及步骤提出了改进。一方面，将CCD非线性响应校正引入算法，保证了CCD作为光强度量设备的可靠性，提高了烟雾浓度场采样精度。另一方面，针对现有算法十分复杂的设备及步骤，提出了双通道交叉估计相函数的方法，极大地简化了相函数的取值，另外本文对空间激光束位置标定的细节方面做了完整的阐述。（2）针对由空间烟雾浓度场计算空间气流场的问题，提出一种基于光流法的计算方法，将传统的二维光流法理论扩展到三维场数据的情形，在三维烟雾浓度场中引入光流约束方程，并在此基础上加以全局平滑假设，从而计算出三维光流场，实验证明本文提出的方法能够计算出烟雾运动的大体方向，具有一定的实用意义。（3）针对室内有单一热源的情形，提出了一种粗略估计空间温度分布的方法。在热源出风口处释放无初速度的稀疏烟雾，则烟雾会随着室内通风设备产生的气流扩散，在待测空间中放置少量温度传感器作为参照值，用拟合的方法探索空间温度与烟雾运动之间的关联。实验证明本文提出的方法能够在小于1℃的误差范围内，得到粗略的空间温度场分布。