四旋翼飞行器是一种构造简单、性能卓越的无人飞行器,自主避障功能是当前无人飞行器实现智能飞行的前提,基于机器视觉的自主避障飞行是当今研究的技术热点。本文以X型四旋翼无人机为研究平台,以实现基于机器视觉的绕飞避障为研究目标开展了以下工作:首先,研究了双目立体视觉测距和超声波测距的原理,针对目前使用的多传感器量测信息中存在较大误差噪声的问题,提出了一种对双目视觉和超声波测距模块采集到的数据进行融合处理的思路。其次,设计搭建了机载机器视觉感知系统来采集无人机前方障碍物信息,针对交叉视场内最近障碍物距离的测算问题,提出了一种集成双目视觉标定、校正、匹配及深度提取的机载图像处理算法的MFC实现方法。然后,完成了四旋翼无人机的数学模型建立和动力系统参数辨识,设计了分层多回路PID控制结构以实现无人机的位姿控制。针对避障航路中的导航控制问题,提出了一种基于递推虚拟参考目标点的导航控制算法,使飞行器在绕飞过程中能更好的跟踪曲线期望轨迹;针对航路中任务状态调度的问题,提出了一种可扩展的飞行任务规划器,实现避障航路中任务状态的切换与恢复。最后,在搭建的四旋翼飞行平台上,分别进行了障碍感知系统室内、外的稳定性验证与分析,然后在室外特定环境下对障碍融合感知算法、障碍绕飞控制算法进行了分别验证,成功实现障碍物的动态检测和模拟障碍物的绕飞导航控制。