运动目标的探测与瞄准技术应用非常广泛，最典型的应用就是光电跟踪瞄准平台，这种平台是众多尖端通信和探测技术的核心部件。一个高质量的光电跟踪瞄准平台首先能够从复杂的背景中准确辨识出需要跟踪和瞄准的目标；其次，平台瞄准机构具有良好的快速性、精确性和稳定性。如何能够在高度复杂的环境下完成这样的性能指标已经成为了当代光电探测与瞄准技术研究的重点和核心。　　作为光电探测技术中的一个重要方向，基于CCD传感器的运动目标探测技术因为能够提供诸如形状、颜色、姿态、动作、行为等丰富的维度信息，在当代智能化探测技术中起着至关重要的作用。然而由于自然环境的复杂性，这种目标探测技术面临着诸多挑战，比如场景光照扰动和多重背景的存在。这些问题制约了现有运动目标探测的效果，使得后续跟踪与分析过程的难度大大增加。因此，如何构造健壮而又精准的运动目标探测手段是学术界和工程界一直以来关注的热点。　　在瞄准机构的设计与控制方面，两轴瞄准机构的应用十分广泛。然而这种机构却存在不可回避的奇异位型，大大制约了机构的快速性和精确性。为此，人们在两轴瞄准机构上额外添加了一个旋转装置，使其成为三轴瞄准机构。虽然这个多出来的冗余自由度使得两轴系统的奇异位型得以回避，但我们在研究发现，这种多轴机构会因为旋转限位而存在半奇异位型，并且现有的限位回避策略和奇异位型回避策略对于回避半奇异位型并不奏效。因此，如何为瞄准机构设计一套有效的在线半奇异回避策略，成为了控制瞄准机构的难点。　　为了解决上面介绍的一系列问题，本文在运动目标探测和瞄准系统控制方面做了如下几个方面的工作：　　（1）研究中发现经典码本背景模型中的颜色模型仅适用于单光源扰动的情况。为了使其适用于多光源扰动的环境，本文提出一种任意方向柱状颜色模型。经典的颜色模型可以看成是本文提出模型的一种特例。实验表明，相对于经典的颜色模型，任意方向柱状颜色模型在探测率相同的情况下误探率减半。　　（2）针对传统直方图用于描述单个背景像素随时间的分布时，对噪声和划分过于敏感的问题，本文提出一种基于模糊直方图的背景像素建模方法，并以自适应的方式设置背景分割的阈值，同时构造了一种有监督学习框架来控制直方图的更新过程。实验结果表明，该方法在探测率和噪声抑制能力方面都有优异的表现。尤其当场景中存在大量动态背景时，分割准确性方面显著高于普遍水平。　　（3）针对经典码本模型维护策略过于复杂，不利于自适应更新的问题，本文提出一种基于平等资格更新策略的自适应维护策略。采用这种策略后，模型的准确性和计算效率都可以得到显著提高，而且显著减少了维护过程中使用的参数数量。实验表明，本文所提出的自适应方法使得系统在众多复杂环境下表现出优良的性能。　　（4）研究中发现，三轴跟踪瞄准机构由于存在旋转限位而存在半奇异位型，这会使得机构跟丢目标。此外，现有的限位回避策略和奇异位型回避策略对于回避半奇异位型并不奏效，这对于跟踪非合作目标是一个致命的缺陷。为了解决这个问题，本文首先研究了半奇异位型的可回避性，并提出一种有效的在线回避策略。另外，针对存在任意俯仰和横倾限位的三轴瞄准机构，本文构造了一种能够自动生成回避策略的方法。实验结果清楚地表明，使用本文所提出的方法后，三轴跟踪瞄准机构可以有效回避半奇位型，而且姿态轨迹非常平滑。