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根据实际课题研制需求,论文针对运动估计技术在电子稳像和图像匹配跟踪中的具体应用展开深入研究,并设计实现了一种高性能的导引头信息处理机。论文主要的研究内容如下:1.介绍了运动估计技术的研究内容,总结了常用的、主要是针对电子稳像的运动估计方法和运动补偿方法。介绍了机械式稳像、光学稳像和电子稳像的优缺点,总结了国内外电子稳像技术的研究发展现状,阐述了电子稳像技术的基本原理和通用系统结构。研究了二维电子稳像问题,提出了一种基于菱形搜索的局部求精比特平面匹配运动估计和Kalman滤波运动补偿的电子稳像算法,并在研究了单向和双向灰度投影算法的基础上,提出了一种基于双向灰度投影运动估计和Kalman滤波运动补偿的电子稳像算法。此外,针对由于运动补偿造成图像内容缺失的问题,提出了一种基于图像拼接技术的全帧视频稳定算法。这种算法取统计意义上的中心作为视频图像序列真实稳定中心的估计,以此作为运动补偿的基准,保证视频图像序列能够以置信度更高的“稳定中心”进行全帧稳定。2.针对平移、旋转和缩放情况下的图像匹配跟踪问题,分别研究了基于频域和空域的图像配准技术。在频域配准技术研究中,研究了Pseudo-Polar傅立叶变换以及基于Pseudo-Polar傅立叶变换的快速极坐标傅立叶变换,讨论了它们在图像配准中的应用,并利用这种快速极坐标傅立叶变换对基于Fourier-Mellin变换的图像配准算法作了改进,提出了一种改进的基于Fourier-Mellin变换的图像配准算法;在空域配准技术研究中,主要研究了正加性、正合成、反加性、反合成几种非线性最优化迭代算法。然后在研究了频域和空域图像配准技术的基础上,针对最优化迭代算法存在的问题,结合基于快速极坐标傅立叶变换的Fourier-Mellin图像配准算法和Levenberg-Marquardt反合成算法,提出了一种联合频域和空域的图像配准算法,能够精确地估计平移、旋转、缩放图像之间的运动变换参数。3.总结了几种图像处理硬件系统结构,分析了它们的优缺点,然后采用基于现场可编程逻辑器件(FPGA)和通用高速数字信号处理器(DSP)的硬件系统构成方案,设计实现了一种高性能的导引头信息处理机。采用FPGA设计实现了专用图像预处理器,该图像预处理器能够在图像采集的同时,完成电子稳像等全局图像预处理,有效地提高了信息处理机系统的处理速度。采用高性能DSP(TMS320C6203)为核心,设计了高速处理器和系统控制器,使得高速处理器和系统控制器能够高效地完成大数据量、高速度的图像制导信息处理。