近年来，无人机在国内外得到了迅速发展，被广泛应用于军事和民用领域，并取得了丰硕成果。一方面，无人机已成为高技术条件下军事竞争的主要发展趋势。使它成为遥感、识别、跟踪和处置一体化的先进载体。另一方面，地理数据从二维到三维快速发展，地形可视化与直观化成了人们越来越关注的方向。与此同时，面对执行任务环境的复杂化以及不确定因素的不断增加，对无人机进行有效的任务管理也至关重要，其中对无人机进行合理的航迹规划对其避开区域障碍及沿最短路径到达目标点有着重要意义。
　　本文针对无人机航拍图像的三维重构和飞行航迹规划问题展开相应研究。首先对基于APM自驾仪的无人机飞行控制系统平台进行了深入分析，并依次完成了机架结构组装、地面设备搭建、硬件模块设计、软件程序编写、系统参数装定和通信模拟测试。然后通过无人机遥感获得序列航拍图像，使用SIFT算法进行特征点的提取与匹配，生成DEM数据，在Open GL中实现了地形的三维重构。最后，为了使无人机适应复杂外部环境，本文研究了数字地图的特点，采用函数法，建立了等效地形和威胁模型，实现了地形模拟算法，威胁山峰模拟算法，以及等效地形融合算法的仿真。为了优化无人机的航迹，采用一种改进的PSO算法进行优化，建立了无人机飞行时的基本约束条件和飞行路线评价函数，对飞行规划环境和评价体系进行建模，引入最小威胁曲面的概念，将三维航迹规划转化为二维路径寻优问题。在航迹评价体系指引下，使生成的航迹能满足各种航迹约束条件。并提出了航迹平滑算法，利用MATLAB对航迹规划实际问题进行仿真。
　　结果表明，设计的这款无人机系统稳定、飞行状态良好，基于航拍图像的重构算法能够满足三维可视化需求。在航迹规划方面，以航线最短为目标进行仿真，改进的PSO算法更加快捷有效，能够生成满足约束条件的仿真航迹，应用前景广阔。