随着现代声纳技术的发展，水下运动目标的辐射噪声不断降低，在水下的隐蔽性能有了显著的提高，因此对水下运动目标的特征提取与跟踪是被动声纳信号处理的重要研究课题。水下运动目标在做变速运动时所产生的辐射噪声具有瞬态信号的特点，目前尚未成为减振降噪的主要对象，本文利用信号处理以及图像处理方法对水下变速运动目标的辐射噪声信号进行分析研究。本文的主要研究工作如下：首先，通过对水下变速运动目标辐射噪声进行初步分析，建立了数学模型，得到了与实测信号较为接近的仿真信号。然后，研究了时频分析技术、图像预处理技术在处理水下变速运动目标辐射噪声信号中的应用。研究了变换域特征提取算法。针对传统Hough变换算法的不足，本文对算法进行了改进。利用VC对特征提取算法进行可视化编程，并利用该软件进行算法仿真和实验数据处理工作，验证了利用该算法在特征提取处理中的可行性。最后，研究了图像处理中的阈值分割算法。并将该算法应用于水下运动目标线谱跟踪技术之中，通过对算法进行仿真以及实验数据处理工作，验证了该算法的可行性。旨通过本文的研究，为提高被动声纳预警能力提供理论基础与技术支持。