运动目标检测与跟踪是应用视觉和运动图像编码研究领域的一个重要课题,在虚拟现实和视觉监控领域有着广泛的应用。运动目标检测就是判断视频序列中是否存在运动目标,并确定运动目标的位置;运动目标跟踪是指在整个视频序列中监控运动目标的时空变化,如目标的出现与消失,目标的位置、尺寸和形状等。运动目标的检测与跟踪是紧密关联的两个过程,跟踪始于检测,而目标在后续图像序列中的重复检测也有助于目标的跟踪。本文在总结和分析现有运动目标检测与跟踪方法的基础上,研究摄像头运动,背景变化情况下运动目标的检测与跟踪技术,运用光流场和Mean Shift检测算法抽取出运动目标区域,并计算出运动目标的速度矢量,进而通过跟踪机构控制摄像头的转动,使得运动目标始终位于摄像机的视野中,从而完成对复杂背景中单个运动目标的实时跟踪。设计了2个自由度的双目视觉跟踪平台,即可以左右旋转运动和俯仰运动。该平台结构相对紧凑、运动范围广;左右旋转电机固定在底座上,减少了俯仰转动惯量,提高了平台的灵活性。视觉跟踪平台的控制系统采用闭环的控制方式,实现了比较精确的控制。同时在控制系统中还设计了一些硬件和软件上的保护措施,以保证视觉平台的正常工作,并用跟踪实验验证平台性能,结果表明该机构很好的满足设计的要求。本文在Visual C++集成开发环境中基于OpenCV编程实现了系统的功能。完成了实时处理系统的算法设计和硬件设计。进行了跟踪实验,试验结果说明本系统能够实时跟踪复杂背景中的单个运动目标,系统具有实际的工程应用价值。