随着我国海洋业的快速发展以及对海洋生态养殖业的大力倡导,海洋资源被开发和利用,随之也出现了许多不法分子意图盗取海洋资源的事件。海洋养殖区一般在距离海岸线几公里的大面积海域上,开放度极高,养殖的水产往往具有很高的经济价值,投资巨大,进而出现了偷盗事件频发的现状。传统的人工监控室监控非法入侵船只的方式,画面单一,容易造成视觉疲惫,增大了误检和漏检的概率;人工巡检的方式更是在时效性和人力、物力上都无法满足大面积海洋安防的需求。因此,目前迫切需要一款智能化水面运动船只监控系统。本文以海洋牧场监控为实例介绍水面运动船只光电监控系统,主要对视频图像序列中船只运动目标的检测算法进行研究,提出了改进的时空差分运动目标检测算法,并将其应用于本文设计的监控系统中,完成了对系统采集的视频图像序列中船只目标进行检测的任务。本文的主要研究内容如下:（1）水面运动船只光电监控系统设计。主要包括:水面运动船只光电监控系统总体结构与工作流程设计、海面平台采集子系统各模块硬件选型、岸基综合监控子系统上位机软件设计。其中,海面平台采集子系统的视频采集模块完成水面视频采集工作,其主要组件是具备昼夜工作模式的低照度摄像机,随后由数传电台通过自行设计的UDP通信协议将摄像机采集的视频数据发送到岸基综合监控子系统,由岸基综合监控子系统中的运动目标检测算法对视频图像序列进行检测和识别,最终显示在上位机软件监控区,并在识别到船只目标后自动报警。（2）海上船只运动目标检测算法改进。主要包括:介绍了图像预处理,即图像灰度化、图像滤波、图像增强,图像后处理,即图像二值化、数学形态学;研究了传统的运动目标检测算法:帧间差分法、背景差分法,经过对比这些算法的不同特征,将二者相结合,提出了本文改进的时空差分运动目标检测算法,即引入了Canny边缘检测算法的五帧差分法和ViBe背景差分法相结合。（3）水面运动船只光电监控系统验证测试。主要包括:测试本文改进时空差分运动目标检测算法对系统采集运动船只,以及低照度运动目标的检测效果;测试岸基综合监控子系统与海面平台采集子系统的信息交互与状态控制效果;测试岸基综合监控子系统上位机软件监控区检测与识别效果图的显示效果。测试表明,本文设计的水面运动船只光电监控系统基本能够满足设计需求。