近年来,随着计算机图像处理技术的快速发展以及四足行走动物运动特征识别研究的需要,利用视频处理技术进行四足行走动物运动特征分析得到了普遍的重视和较快速的发展,它的应用前景非常广阔,如动物的行为识别、疾病预测等;在仿生学方面,为仿生四足行走机器人的步态规划提供可靠的数据支持;为动物运动机理的研究提供良好的基础。针对视频数据中四足行走动物的运动特征识别问题,本文以水牛为实验对象,研究了基于视觉的四足行走动物运动特征识别中运动目标检测、目标运动特征信息提取、动物步态分析等关键技术。最终实现了水牛行走过程中的运动特征识别与步态分析。首先,针对视频中运动目标检测问题,本文建立了背景减除法与图像预处理相结合的方法得到了完整的水牛体及水牛体轮廓。背景减除法能够从帧序列图像中检测出运动目标水牛,为了解决拍摄环境中变化因素造成检测结果不理想的问题,本文采用图像预处理中的图像滤波、数学形态学处理来剔除背景中的微小物体,获得了完整的水牛体轮廓。其次,在上述基础上,提取水牛的运动特征参数,其包括提取水牛体轮廓的中心点,以水牛头部轮廓为起点,按逆时针方向计算水牛体所有轮廓点到中心点的距离,绘制中心点—边界距离曲线。对该曲线平滑处理后,计算它的局部极大值点,提取出水牛的运动角点坐标。为后面步态周期、频率计算和运动特征的分析提供了数据支持。最后,提出了基于时间序列的运动特征分析方法。通过构建数学模型来计算水牛的左前肢步态幅度角,通过计算水牛的左前肢步态周期来计算出水牛的步态频率。采用两种方法计算水牛的运动速度:一种是通过中心点变化求解出累计运动距离,用距离除以时间得到速度;另一种是通过运动角点坐标变化分别求解出运动角点的累计距离和速度,用平均值法求解出运动速度。实验结果显示,这两种计算方法均能准确地计算出水牛的运动速度。通过对水牛运动特征参数变化曲线和运动特征序列二值化图进行分析,两种方法得到的水牛运动特征是一样的,说明这两种方法具有可行性。