在世界经济不断发展、环境污染日趋严重和资源能源紧缺的当今社会,太阳能作为一种清洁无污染、储能大的可再生能源备受关注。太阳能储量的无限性与其它能源存储量的有限性相比,开采与利用前景更为广阔;由于太阳能不会被任何国家、任何地区垄断,太阳能资源分布的无限性,解决了资源短缺地区的难题;并且太阳能真正做到了环境友好型、经济实用型。但由于其具有低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点,从而对太阳能的收集和利用有了更高的要求。为了更充分的利用太阳能、提高太阳能的利用率,高效地跟踪太阳运动轨迹,精准地定位太阳质心位置,实时地反馈太阳高度角和方位角的改变,对太阳跟踪方法的研究以及改进工作十分有必要。本文主要研究工作如下:(1)分析当今社会能源危机与环境污染的现状,太阳能的特点与利用情况;阐述了太阳能自动跟踪方法研究的目的与意义;研究了国内外太阳能自动跟踪方法的发展现状与提高效率情况。(2)研究太阳运行的天文规律,针对影响太阳高度角和方位角的太阳运动轨迹相关参数进行分析;对太阳能跟踪基本方法的原理、工作方式与各自的优缺点进行比较;分析视日运动轨迹跟踪、光电式跟踪和闭环跟踪三种典型的太阳跟踪方法。(3)针对均值滤波、中值滤波、维纳滤波和高斯滤波算法进行研究,比较分析四种常见滤波算法对椒盐噪声、高斯噪声和椒盐-高斯混合噪声的处理效果,鉴于维纳滤波和中值滤波的优缺点,提出一种太阳光斑图像的改进滤波算法,改进的自适应维纳滤波与极值检测中值滤波的混合噪声滤波算法,实验仿真五种滤波算法对椒盐-高斯混合噪声处理效果。(4)研究了太阳光斑图像分割算法,针对直方图双峰法、灰度期望值法、迭代阈值法、OTSU算法和特定区域的OTSU图像分割算法,实验仿真了五种图像分割算法对太阳光斑处理效果;研究了质心定位算法,针对质心法、曲线拟合法、椭圆中心二次拟合法、高斯累计分布拟合法和圆拟合算法,实验仿真了五种质心定位算法对太阳光斑处理效果;再将摄像机视场二维坐标变换到实际平面坐标。(5)基于图像处理的太阳光斑跟踪方法。针对跟踪方法比较,实验以视日运动轨迹跟踪方法和太阳光斑跟踪方法进行跟踪,实验结果表明太阳光斑跟踪方法精度高、有较好的鲁棒性。针对滤波算法比较,MATLAB实验仿真了四种常见滤波算法和太阳光斑图像的改进滤波算法,验证太阳光斑跟踪方法采用太阳光斑图像的改进滤波算法跟踪精度更为准确。