在现代军事竞争中，空中加油技术是衡量现代空战能力的重要标志，也是一个国家国防实力的象征。目前，我国采用软式空中加油方式，需要指引员与飞行员相互配合，才能完成对接过程，操作复杂，危险性高。为此，亟需研发一套空中加油辅助指引系统。论文围绕如何应用图像技术，对运动锥套的检测、跟踪与位置解算展开研究。首先，研究了加油图像的预处理方法。将图像由RGB彩色模型转为HSV彩色模型，并在V通道上进行了阈值分割、闭运算处理和高斯滤波等方法研究，为便于为目标检测提供图像特征，提出了结合距离信息的图像分段预处理方案。其次，研究了运动目标检测方法。根据锥套在不同距离形变量的差别，提出了分段检测方法。在远距离下，对基于改进随机霍夫变换和最小二乘拟合的目标二次检测展开研究；在近距离下，提出了基于GVF Snake模型的外轮廓提取和基于几何约束的内轮廓提取两种方案，解决锥套形变量大时的检测问题，取得了较好的效果。再次，研究了基于卡尔曼预测的运动目标跟踪方法。从对视频图像序列的分析入手，建立锥套的卡尔曼模型，讨论模型参数的初始化设置，引入目标遮挡系数实现参数的自动调整，并结合目标检测方法提出了近距和远距两种模式的目标检测与跟踪方案。最后，对运动目标的空间位置解算展开研究。采用小孔成像模型，具体推导运动目标位置解算的数学公式，并建立了视频运动目标实时图像采集实验系统，为验证研究方法提供了实验平台。在室外不同背景、不同光照下，模拟空中加油对接过程进行实验测试。实验结果表明，论文研究的方法在跟踪效果和测距精度基本达到要求，并具备实时处理能力。