四旋翼无人机作为多旋翼无人机的一种,具有结构简单和可垂直起降等优点,应用极为广泛。基于机器视觉的应用研究调研,本文将机器视觉应用到四旋翼无人机上,开展了基于机器视觉的无人机的研究设计及调试实现。整个系统平台由飞控平台和视觉单元两个核心部分组成。飞控板采用STM32处理器,并板载陀螺仪等传感器,负责实时估算无人机的位姿信息和驱动旋翼运转,为无人机的稳定飞行提供基础。接着研究了四旋翼的飞行原理,利用牛顿力学方法建立了系统的动力学模型,并针对建立的模型设计了基于互补滤波的姿态估计算法,实时计算当前无人机的姿态信息。视觉单元则采用三星4412处理器,外接USB摄像头,移植了Open CV库,并研究了目标检测算法,利用生态学处理方法,提取目标的位置,通过串口发送给飞控平台做视觉惯导处理。最后通过位姿控制算法控制飞行器的运动,可以实现最终的跟踪飞行。最后,将上述测试的算法在整个系统中运行,进行调试分析,视觉单元可以准确的识别目标物体,且识别速度较快,满足无人机的位姿估计对实时性的要求。飞控板接收来自视觉单元的目标像素点位置,进行位姿估计,能够有效快速的解算无人机的姿态信息,精度较高,并且跟随性快速,无明显的滞后现象。系统上电飞行测试,移动目标物体,无人机可以准确快速地跟踪飞行。