本发明公开了一种基于速度场无散平滑处理的粒子图像测速方法，包括：将三维速度场三个速度分量依据坐标索引展开成一个列向量速度场；构造无散光滑的标准正交基向量组；计算速度场平滑参数；根据所述无散光滑的标准正交基向量组以及计算得到的速度场平滑参数对所述列向量速度场进行无散平滑；将平滑后的无散的列向量速度场还原为与原始速度场结构相同的光滑三维速度场。本发明还公开了一种速度场的无散平滑处理装置，通过本发明，既能消除高频噪音误差，又能使平滑后速度场满足不可压缩流体的连续方程。