随着计算机技术的不断发展,计算能力得到了极大的提高,使得利用计算机实现人类的视觉功能成为目前计算机领域中最热门的课题之一。然而,传统的视觉跟踪技术因受到镜头视场角的限制,出现实时性差、观测物易丢失等缺点,导致观测系统具有较大盲区,难以应用在要求有大范围观测区域的场合。因此,具有极大视角的全方位视觉跟踪技术的研究具有重要的现实意义及实用价值。本文分别从实际应用和理论研究两个层面对全方位视觉的图像跟踪系统进行了彻底的剖析。在实际系统构建层面,结合鱼眼镜头的结构紧凑、体积小、不易损坏等优点和传统全方位视觉系统存在的图像扭曲、图像细节的损失、成像密度不均匀等缺点,本文提出新型鱼眼镜头全方位视觉系统,并设计了新型航标模式拓扑结构。鱼眼镜头的概念是由Maxwell首先提出来的。由于鱼眼镜头具有一次性获取三维半球空间中信息的特点,因此其应用在全方位视觉的目标识别和跟踪方面具有很大的优势。在理论研究层面,本文提出了球形透视投影法的图像几何畸变矫正算法和改进型Mean Shift的全方位视觉目标跟踪算法,改进型Mean Shift算法在复杂背景的序列图像中,能够实现快速计算和有效跟踪。因此,该系统不仅具有视角大的特点,而且能有效地解决采集图像质量差、目标被遮挡、目标丢失、实时性差等问题。最后,通过在移动机器人上的应用,该全方位视觉的图像跟踪系统在目标的识别和跟踪上得到了很好的验证,能够满足要求。