光电跟踪系统是一个集光、机、电于一体的远距离光学跟踪成像系统,近年来在海上搜索、靶场测量、国防安全等领域,作为雷达探测的补充装备,在获取目标的精准定位和清晰成像方面上有着不可替代的作用。系统采用闭环控制,将指向器采集到的目标信息经图像处理板处理后传输到显控台,再由显控台根据图像信息生成指令控制指向器,实现对目标的监测跟踪。但由于运动目标会导致系统成像出现不同程度的离焦模糊,影响光电跟踪系统对目标的跟踪精度和取证的清晰度。因此,本文基于光电跟踪系统,对运动目标清晰成像技术展开深入研究。首先,对系统平台的硬件选型进行了分析和探讨,基于μCOS-Ⅱ嵌入式操作系统和QuartusⅡ集成开发环境对控制板和图像处理板进行了软件设计,实现了系统控制变焦、视频采集、传输、解码和显示等功能。同时探讨了影响光学系统清晰成像的理论基础。其次,分析了基于空域、频域、灰度熵和统计学的图像清晰度评价函数,针对存在的不足,提出了基于Lo G算子的自适应双滤评价函数。该方法在传统Lo G算子的基础上,引入了不同响应因子构建的掩膜模板,根据画面的采集情况实现自适应的模板选取,提高了函数的评价精度。同时,加入改进的中值滤波去除图像的椒盐噪声,通过设置阈值判断噪声点,对噪声点进行掩膜尺寸为3×3的中值滤波处理。经测试,改进的中值滤波用时更短且边缘保留效果更完整。然后,研究了动态聚焦窗口的构建算法。通过实验讨论了不同聚焦窗口大小和不同聚焦区域的选取对清晰度评价函数取值的影响。在分析了传统聚焦窗口构建算法局限性的基础上,提出了基于形态学的多尺度聚焦窗口构建算法。该方法通过对图像进行金字塔处理提取多尺度特征图,并结合形态学的腐蚀和膨胀处理,对二值化特征图进行去噪和目标区域扩充,有效地实现了聚焦窗口的构建。最后,结合本文提出的清晰度评价函数和动态聚焦窗口的构建算法,针对光电跟踪系统设计了一套清晰成像搜索策略。在评价精度、抗噪性和稳定性三个方面,对本文提出的清晰度评价函数与传统评价函数进行了比较,实验结果表明本文评价函数在清晰度比率、陡峭度和灵敏度上都具有出色的表现。同时设计实验验证了本文提出的动态聚焦窗口构建算法在不同离焦程度下的窗口构建效果,并对运动目标在聚焦窗口构建上与传统算法进行了对比,实验结果均表明本文算法在聚焦窗口的构建效果上有了大幅度的提升,有效窗口构建率达到95%,远高于其他聚焦窗口算法,满足光电跟踪系统对聚焦窗口的构建要求。