基于视觉图像的运动参数估计问题是计算机视觉研究中的一个重要课题，也是近年来研究的一个热点问题。为了实现对高速运动的运动参数估计，目前基于序列清晰图像的运动测量方法一般是采用高速摄像技术来避免目标图像的模糊，因此造成系统复杂度与设备成本的提高，很大程度上限制了该方法在工业场合的应用。所以，设计一种高性能、低复杂度、低成本、高效率的运动参数估计方法是利用计算机视觉实现运动参数估计实用化的重要保证。与传统的复原方法将运动模糊视为图像的退化不同，本文从运动模糊图像出发，把运动模糊作为图像运动估计的一种视觉提示，设计了一种基于主动模糊图像的运动参数分析理论及方法，针对运动参数估计过程中的常见问题，从运动模糊图像的频域、时域和空域上分别对运动特征分析方法进行了系统而深入的研究。 1.介绍并分析了在图像获取过程中，运动目标在图像平面上产生的运动模糊携带了目标物体在该曝光时间间隔内的运动信息这一重要特点。在对运动模糊图像的成像原理以及空域的运动模糊数学模型进行分析的基础上，利用正交Legendre矩的重建特性对图像运动模糊的线扩展函数(Linespreadfunction，LSF)进行统计分析，实现对运动线扩展函数的Legendre矩重建表达。突破了现有的运动线扩展函数只针对几种常见的简单运动形式表达的局限，同时为后面的运动模糊图像运动特征分析打下了良好的基础，对运动模糊图像的复原和运动特征分析都具有非常重要的意义。 2.为实现工业应用中常见的运动形式(直线运动、圆周运动和高频简谐振动)的运动参数测量，在运动模糊图像含有运动信息这一性质的基础上，分析了直线运动和振动模糊图像的频域数学模型，提出了通过获取该类运动模糊图像频谱图中所出现的一系列与运动信息相关的暗条纹位置信息，实现对相应运动特征的提取。进一步，在建立面内圆周运动和直线运动几何关系的基础上，仿照人类视网膜的多分辨率原理，设计了一种准极坐标变换方法。利用该变换方法可以实现将二维面内圆周运动模糊降为一维直线运动模糊，简化了运动模糊形式，扩展了利用运动模糊频域分析的方法实现运动参数分析的应用范围。通过对图像处理方法的设计，不仅可以实现圆周运动模糊转化为直线运动模糊的目的，同时也可以实现对运动模糊频谱图中平行暗条纹位置信息的提取。本文中通过数学模型的分析、数值仿真和实际实验，都说明了利用频域分析运动模糊图像的方法，可以简单有效地利用单帧运动模糊图像实现对直线运动、圆周运动和振动模糊图像的运动特征提取和参数估计。 3.为进一步实现对速度变化量的有效估计，以运动模糊图像的空间成像机制为研究对象，导出了运动函数正交Legendre矩定理以及运动函数Legendre矩与运动模糊图像Legendre矩之间的递推关系，并利用该递推关系获得平移运动、高频、低频振动模糊图像的Legendre矩与运动函数Legendre矩之间的函数关系，在此基础上实现了基于模糊图像的运动特征分析和参数估计。理论的计算、分析、仿真和实际实验都说明了可简单地利用单帧运动模糊图像和静止图像的Legendre矩，实现目标面内运动参数的估计。由于Legendre矩函数较好的抗噪能力，所以该方法具有较好的鲁棒性。 4.为实现基于模糊图像的通用运动函数形式的参数估计，在运动函数正交Legendre矩定理基础上导出Legendre矩的空间平移不变性，利用Legendre矩的空间平移不变性对运动模糊图像进行时域的分析，以序列运动模糊图像为研究对象，建立运动函数的Legender矩与序列运动模糊图像的时域关系，导出序列运动模糊图像与运动函数的递推关系。进一步利用所获得的递推关系提出了一种基于序列运动模糊图像的通用面内运动参数估计方法。计算结果表明，利用序列运动模糊图像可以实现对运动参数更有效的估计。 5.为验证本文所提出的利用主动模糊图像实现运动特征分析方法，在对生物视觉系统研究的基础上，设计了一套可以有选择地、主动获取感兴趣的运动模糊信息的主动视觉系统，该系统可以主动调整摄像机的参数如曝光时间、采样周期和孔径等参数，获取单帧或序列运动模糊图像。并能主动获取各种形式的模糊图像，同时对该系统的各类参数进行了讨论，为更有效利用该系统实现各种运动形式的参数测量提供理论基础。