多旋翼无人机具有结构合理、重量轻、控制系统相对简单等优点,使其应用日益广泛。而随着视觉导航技术的发展,基于视觉辅助的多旋翼无人机目标跟踪技术得到了大量关注。将视觉导航技术应用于无人机目标跟踪领域,如自主导航、目标搜索等场景,使无人机应用得到了进一步的发展。针对多旋翼无人机对地面移动目标的跟踪问题,本文以自主搭建的多旋翼无人机为实验平台,设计了基于视觉辅助的多旋翼无人机目标跟踪系统,包含整体的设计以及具体的实现过程。首先,根据多旋翼无人机对地面移动目标的跟踪要求,对多旋翼无人机的飞行原理及其动力学模型进行分析与研究。并对无人机与目标间相对位置的变换以及移动目标的定位方法等内容做详细的介绍。其次,对目标跟踪系统的整体结构方案进行设计,确定图像采集与处理模块以及飞行控制模块的选型,完成多旋翼无人机目标跟踪平台的设计与搭建。针对无人机的跟踪飞行控制,设计了基于串级PID的飞行控制律实现无人机的位置跟踪控制。然后,通过对颜色特征提取结合TLD的目标跟踪改进算法的设计,实现算法对移动目标的有效识别跟踪。采用基于OpenCV计算机视觉库实现对目标的颜色特征提取,获得目标的初始特征。经TLD算法的追踪、学习和检测模块,实现对地面移动目标的有效跟踪。最后,基于所设计的飞行实验平台,进行实际的跟踪飞行实验以及跟踪算法的验证。根据实验结果分析,本文设计的目标跟踪系统能够准确稳定的跟踪到目标。所设计的颜色特征提取结合TLD的目标跟踪算法,保证目标即使在图像形变、光照变化以及遮挡与恢复等外界因素变化的情况下,能准确的识别跟踪到目标,提高了跟踪系统的稳定性与可靠性,具有重要的工程应用参考价值。