视觉系统的研究一直以来都是乒乓球机器人研究领域的诸多难点之一。现有的乒乓球机器人,尤其是仿人乒乓球机器入,其视觉系统基本都是采用外部固定视觉系统的解决方案,很少有装载于机器人本体的视觉系统。从目前的软硬件技术发展水平来看,采用固定于机器人本体之上的视觉系统主要面临如下的三个挑战：一是本体视觉系统的动态性,即视觉系统会随机器人本体的运动而运动；二是本体视觉系统的实时性,同时担负机器人的自定位与乒乓球的定位,使计算量变大；三是本体视觉系统存在异步性。本论文依托“仿人机器人感知与控制高性能单元与系统”的项目和仿人机器人乒乓球对打的平台,对仿人乒乓球机器人的本体视觉系统展开研究,主要研究成果包括：1、提出了一种基于预测搜索域的标志点跟踪识别算法,保证本体视觉系统在存在动态性的问题时,对标志点进行实时地跟踪识别。2、提出了一种基于融合算法的机器人本体双目视觉系统自定位策略,保证本体视觉系统在存在动态性和异步性的问题时,对其自身展开实时地精确自定位。3、提出一种面向异步双目视觉系统的乒乓球飞行轨迹估计算法,可以在机器人本体视觉系统存在动态性和异步性问题时,对乒乓球的飞行轨迹进行实时地估计,为乒乓球的落点预测与击球规划打好基础。