本论文研究工作系航空基础科学基金资助项目的一部分(No.03153062)。 视觉运动分析是计算机视觉中的一个主要研究方向，而序列图像分析又是视觉运动分析中的一个重要研究问题。序列图像分析的基本任务是从图像序列中检测出运动目标并估计其三维运动参数和结构参数。一旦检测出运动信息或估计出目标的三维运动和结构参数，就可以利用目标的这些信息，再根据目标模型的先验知识，识别出目标，估计目标当前与未来位置和姿态，解决目标的识别与跟踪问题。视觉运动分析在机器人视觉系统、资源勘探、基于运动分析的空间卫星跟踪、地对空火控系统等工业和军事领域具有重要的应用前景。 从图像序列中检测运动目标并估计其三维运动和结构，首先要从图像边缘提取开始，本文先对几种常用边缘检测算子性能进行综合比较，接着阐述了一种基于边界斜率的二维曲线形状描述方法。视觉运动分析目前有基于特征和基于光流计算两种方法。本文先介绍了基于特征直线对应恢复刚体运动和结构参数的方法，然后阐述了有关曲线光流计算的方法。 本文基于视点固定而物体运动的透视投影模型，研究了使用二次曲线对应从序列图像恢复刚体三维运动和结构参数的问题。分别研究了刚体作纯旋转运动和纯平移运动时，刚体运动参数的求解问题。建立了刚体纯旋转运动和纯平移运动模型及其相应的运动方程，提出了计算刚体纯旋转运动和纯平移运动参数的相应算法。研究结果表明，在纯旋转运动分析中，最少利用图像序列中7条对应二次曲线，可以线性地求解刚体旋转运动参数；在纯平移运动分析中，只需利用图像序列中1条对应二次曲线就可以求解刚体相对平移运动参数(即平移方向)，分别用非线性迭代法和一元四次方程解法求解了刚体相对平移运动参数(即平移方向)。给出了恢复空间二次曲线参数的算法思路。