由于无人水下航行器(UUV)的巨大价值,其越来越受到各个国家的重视;同时,水下回收UUV的技术研究也受到人们的日益关注。而视觉目标跟踪属于高层次计算机视觉的研究方向,现已经成为视觉领域中的研究热点。本文以UUV的驮载回收方式为研究背景,在近距离回收阶段,UUV利用单目摄像机对母艇背部的导引光源进行视觉目标跟踪;由于水下环境复杂且常常伴有噪声、干扰等状况,因此研究基于视觉的UUV目标跟踪算法具有重要意义。本文对回收过程中UUV的动目标视觉跟踪方法从以下几个方面做出了研究:首先,介绍了UUV驮载式回收过程中的单目视觉跟踪系统。根据实际情况选择直接驮载回收方式,并对单目视觉跟踪系统硬件组成进行说明;通过利用线形目标光源阵列,得到UUV的4自由度定位信息;分析单目摄像机在不同方位对目标光源拍摄的图像,得到目标光源在世界坐标系下的位置。其次,对水下图像预处理并提取出目标光源。针对存在周期噪声的情况,利用高斯带阻滤波器进行频域滤波处理;并对水下图像进行空间域的增强处理,包括用来提高图像对比度的分段线性变换、水下图像的平滑处理和锐化处理;对图像中存在的运动模糊现象,分析退化模型并用维纳滤波进行复原处理;同时,采用改进的最大类间方差法对目标光源分割,针对水下图像中出现伪光源的情况,采用基于贝叶斯决策的方法对其去除并提取出真正的目标光源。再次,研究讨论了基于视觉的UUV动目标跟踪方法。由于水下环境的复杂多变,在实际视觉跟踪时可能存在干扰的情况;为提高视觉目标跟踪的准确性,提出了分别对目标区域和背景加权的MeanShift跟踪算法;同时,针对运动目标尺度变化的问题,由于标准的Mean Shift跟踪方法的核函数窗宽大小在整个跟踪过程中保持不变,本文采用一种基于尺度自适应的MeanShift跟踪方法,通过对心形目标光源进行中心定位,调整核函数带宽为最优带宽,使得跟踪窗口能够随着目标尺度的变化而自适应更新。最后,对UUV水下回收视觉目标跟踪进行模拟实验验证。利用11自由度台架等设备进行半实物仿真,分别设计了导引光源(母艇)做直线运动、余弦运动时的视觉跟踪模拟实验,通过分析实验结果能够证明本论文所述方法的有效性。