乒乓球机器人作为一个高新技术高度集成的平台是当前国内外研究的热点之一,机器视觉伺服系统作为乒乓球机器人的“眼睛”,提供给大脑外界信息以完成击球任务,实现感知、预测的功能。该文围绕乒乓球机器人伺服系统的硬件设计及相关图像处理、识别和轨迹预测等算法的研究和改进展开论述。首先,介绍了双目视觉系统的整体架构,包括硬件架构和设备选择,以及软件架构及各部分的功能。重点阐述了双目视觉的图像同步处理的软硬件结合的解决方案；其次,对在乒乓球的检测、定位、跟踪算法上所作的改进进行了详尽地阐述与比较分析,并提出了一种线性的、高鲁棒性的摄像机自定位算法；再次,对乒乓球与球桌碰撞过程建立了较为准确的模型,对球与球桌碰撞前后速度变化有了更精确的预测；将乒乓球飞行过程中的空气阻尼系数和其他外力加速度作为未知参数,采用扩展卡尔曼滤波方法,提高了乒乓球轨迹的识别精度；提出了自适应的轨迹预测方法,解决了不同人(发球机)击球,球轨迹近似模型不同的问题；接着,提出了一种基于椭圆锥面相交的方法来识别球拍的位置和姿态；最后,对所取得的研究进展作总结并为以后的研究工作提出建议。