针对数字全息中目标焦平面的精确定位问题，在对边缘灰度梯度法进行补充的基础上，提出了全局灰度梯度法，进而结合上述两种方法得到了综合灰度梯度法。利用模拟粒子数字全息图进行了大量的实验研究对比，讨论了边缘灰梯度法和全局灰梯度法各自的最佳适用范围。前者适用于大尺寸粒子和近距离情况，而后者在小尺寸粒子和大物距的情况下会得到比较好的焦平面位置。将综合灰度梯度法具体应用于不同条件下的标准粒子靶面目标，结果均能有效地获得不同粒子的高精度焦平面位置。

将数字全息粒子图像测速(DHPIV)技术应用于旋转流场的三维空间速度测量当中。提出了一种新的焦平面定位方法，即综合灰度梯度法，对数字全息中粒子的焦平面进行精确定位，获得了粒子的空间坐标。针对数字全息粒子图像测速技术中的粒子匹配问题，采取三维互相关算法对流场中的示踪粒子进行空间匹配。将基于综合灰度梯度法和三维互相关算法的数字粒子图像测速技术运用到旋转流场全息图中，获得了局部的三维可视化速度场，与理论模型吻合很好。结果表明，该技术能够很好地应用于旋转流场的测量研究当中。