粒子喷射速度的测速是火箭发动机结构改进设计极其重要的依据。但是由于火箭发动机尾焰喷射速度快、背景辐射强，传统的滤光器件（滤光片）与运动目标检测算法无法适用。针对上述问题，本文采取新型量子滤光技术，利用量子高信噪比，低背景噪声的特点，以原子滤光器为核心，将超窄带量子滤光技术应用到粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry， PIV）中，组成量子滤光PIV系统，滤光带宽可窄至GHz量级。同时基于量子滤光PIV系统提出了一种新的基于图像灰度互相关的虚拟粒子图像示踪算法，该算法通过对虚拟粒子的标记跟踪而表征实际粒子的运动轨迹，达到测量粒子速度的目的。经外场试验表明：量子滤光技术抑制复杂背景干扰强，相较于传统滤光器件信噪比提高了30 dB，滤光效果明显；该算法准确性高，粒子测速误差低于0.5 m/s，计算测量精度优于0.06%。同时，相关系统已经在国家相关研究单位获得应用。