红外图象中运动弱小目标的检测和跟踪,遥感图象中的军用机场的提取、识别与理解,单位圆上正交不变矩的改进、不变性分析和应用,是本论文研究的主要内容.除了常用的数字图象处理技术外,数学形态学、卡尔曼滤波技术、单位圆上正交不变矩等是本论文主要的研究工具.本文主要工作包括:1、针对红外序列图象中弱小目标的检测问题,提出了基于能量累积和顺序形态学滤波的小目标、点目标检测方法.2、提出了基于卡尔曼滤波的运动小目标检测与跟踪方法.该方法根据卡尔曼滤波器递归方程的预测值和实际观测值,计算出运动目标的位置、速度.实验结果证明该方法能够快速地检测并跟踪运动中的小目标.3、提出了基于数学形态学重构的复杂自然环境中机场的提取方法.遥感图象中机场的特征提取、识别与理解的关键在于完整地将机场从复杂的背景中分割出来.4、提出了基于结构特征的军用机场识别与理解方法.首先对提取的军用机场进行细化、断线修补和毛刺分枝自动删除等处理,提取出机场的线状几何结构.然后根据机场主、辅跑道的平行直线特征,以及与它们之间相连的道路一起构成"日"字、"目"字等结构特征,识别出军用机场.最后根据机场中各设施的几何结构关系识别并理解它们.实验结果表明这种方法能够准确的识别并理解军用机场.5、提出了一种提取单位圆上正交不变矩的改进方法.该方法不仅提高了单位圆上正交不变矩的旋转不变性,而且使改进后的单位圆上正交不变矩具有比例不变性.6、提出了基于形状特征和相关反馈的图象检索系统.首先给出了基于内容的图象检索系统结构图,然后着重探讨3方面的问题:图象形状特征的提取及重构;相似性度量的定义;图象检索中相关反馈的原理,最后提出了以改进正交不变矩为形状特征,欧式距离为相似性测度,相关反馈为搜索方法的的图象检索系统.该系统具有提取图象特征方便,检索精度高,而且容错性好,有较强的实用性.