随着近几年无人机的不断发展，其自定位功能受到越来越多的关注。其中，基于视觉的定位方法由于具有精度高、稳定性好等特点，更是得到国内外众多研究者的广泛青睐。本论文以四旋翼飞行器为研究对象，围绕基于视觉的自定位问题，重点研究基于视觉的四旋翼飞行器自定位系统的设计和实现等诸问题。　　 四旋翼飞行器有机械结构简单、动作灵活和操控方便等特点。在相同的硬件配置下，四旋翼飞行器的性能主要由相关的飞行控制软件和所采用的飞行策略所决定。自定位系统是无人机自主导航系统中的一个重要组成部分。基于视觉的自定位系统的主要任务是通过摄像机提供的图像信息，利用相关的自定位算法，实时估计无人机自身的位姿信息。根据运行环境的差异，可以将自定位系统划分为如下两类：室内自定位系统和室外自定位系统。当四旋翼飞行器工作于室内时，其运行环境较为简单，且多为结构化的，可以通过适当设置路标，并利用计算机视觉中的摄像机标定技术来实现四旋翼飞行器位姿信息的精确估计，并据此完成自定位的任务。而当四旋翼飞行器工作于室外时，由于其运行环境相对复杂，且多为非结构化的，所以，适用于室内环境的自定位系统一般不再能很好地工作。此外，室外的光照条件变化大，不利于图像信息的准确获取。因此，针对这个特点，我们在实际中通过采用运动物体的预测和跟踪技术来实现四旋翼飞行器在室外环境下的稳定自定位功能。　　 本文的主要内容包括：首先对视觉自定位系统所涉及的有关视觉算法、定位策略以及所采用的硬件平台做了详细的介绍。接着，重点介绍了我们所开发的室内环境下的视觉自定位系统，包括系统的硬件组成、定位策略和定位算法等。其后，重点介绍了我们所开发的面向室外环境的视觉自定位系统，包括系统的硬件组成、定位策略和定位算法等。此外，本文还针对我们所开发的系统，开展了实验研究。实验结果表明，我们所开发的四旋翼飞行器视觉自定位系统具有位姿估计精度较高、稳定性较好的特点，可以满足一定范围内的飞行侦察和监控之目标。