太阳能热发电技术是21世纪解决环境污染和能源危机的有效途径之一。如何提高塔式太阳能热发电的工作效率和运行可靠性成为当下研究的热点。因此设计一种能够确保太阳能热发电站中的定日镜能够安全、可靠、高效运行的系统是十分必要的。本文主要针对目前国内外塔式太阳能热发电站中存在的若干问题进行研究,主要包括如何有效对定日镜进行跟踪控制、如何提高控制精度、如何校正控制参数、如何检测镜场中的故障定日镜以及镜场中摄像机布局等相关问题。本文的具体工作内容和主要贡献如下：(1)通过调研国内外塔式太阳能热发电系统相关技术,提出了一种基于图像处理技术的定日镜控制参数计算与误差校正系统。主要利用摄像机标定算法实现二维图像空间和三维空间的转换,利用改进的自适应阈值算法、数学形态学滤波算法、矩不变算法、以及椭圆拟合算法定位光斑位置,从而实现对定日镜控制器参数的估计与误差校正。其中,本文基于Retinex理论提出了一种具有更强增强效果和自适应性的MSR-Hist亮度增强算法。该算法解决了光照较弱或亮度变化时的光斑识别问题。此外本文设计并开发了一种针对大规模镜场的定日镜异常姿态诊断和镜场防入侵监控系统,用以辅助镜场中定日镜的高效和稳定运行。(2)由于利用图像处理技术对定日镜控制器参数进行校正需要在镜场中安装一定数量的摄像机。同时图像数据信息量大、占用网络带宽高等问题将直接影响整个镜场控制系统的实时性和可靠性,因此本文通过对摄像机模型以及数据传输方式的研究,提出了一种能够减少网络负荷的摄像机镜场布局与优化方案。(3)基于上述研究内容,本文编写定日镜控制系统太阳方位参数计算软件,以及基于白板成像的参数校验软件。此外,本文还开发了一套集全镜场监控、定日镜异常姿态检测、以及非法入侵报警于一体的软件,并提出了一种加入栅格化处理的渐消记忆高斯背景建模方法。该方法主要解决了小范围扰动(如树木摇晃)和大跨度时变因素(如一天中的光影变化)给移动物体检测带来的影响。上述软件可以与定日镜控制系统进行通信,提高定日镜控制精度以及整个镜场运行的可靠性和高效性。上述软件均已在紫金港太阳热发电小试现场进行使用,长期运行证实了软件和算法的可靠性和稳定性,达到了预期目标。最后,本文提出的摄像机布局方案在Matlab下进行仿真,仿真结果显示本文的布局设计可以满足镜场对摄像系统的性能要求。最后,本文对所有工作进行了总结,并对未来的工作进行了展望。