本文以高速投掷物体为研究对象,分析和研究了成像跟踪过程中的几种典型跟踪算法,提出了符合要求的一种实时成像跟踪方法,并对跟踪过程进行了仿真。选用直流伺服电机驱动二维转台组成跟踪伺服系统,采用质心跟踪方法对空投物体进行跟踪,将目标中心与波门中心产生的偏移信号转换为目标中心相对转台视轴方位角与俯仰角误差,送跟踪伺服系统驱动转台运动,保证被跟踪目标始终处于视场中心,实现了对目标的实时跟踪。根据转台控制算法,实时计算出目标偏移视轴的俯仰角与方位角,从而可以进一步对空投物体下落过程中的姿态进行测量。本文分析和研究了三种基于单摄像机进行姿态测量的方法,结合转台控制算法所得到的空投物体相对与转台视轴方向的俯仰角、方位角,采用了两种方法建立了姿态角测量的数学模型,并详细的分析了测量过程:1.对跟踪拍摄的空投物体图像进行一系列的预处理,把目标与背景分离,得到目标的二值化图像,采用最小二乘法拟合提取目标的中轴线,从而可以确定目标图像的中轴线与像面横轴的夹角,再根据空间几何关系推导出了目标姿态角与目标相对于转台视轴的俯仰角、方位角以及目标图像的中轴线与像面横轴的夹角之间的数学模型,从而完成姿态角的测量。2.利用图像处理算法提取目标图像的头部、质心,根据透视变换原理,建立了由图像坐标系到世界坐标系的数学模型,从而计算出头部、质心这两点在世界坐标系下对应的坐标值,根据姿态角计算公式计算出空投物体下落过程中的姿态角。