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近年来,小型电动多旋翼无人机凭借其灵活稳定的飞行性能、良好的开发改装潜力、较低的操控难度和廉价的购置及维护成本,在摄影测量和遥感应用中逐渐崭露头角。随着计算机视觉、并行计算技术的进步和计算机硬件性能的提升,海量、无序、多分辨率影像的快速密集匹配已成为了可能,这使得基于倾斜航空影像的三维重建流程对影像姿态的要求大为降低,多旋翼无人机也能采集到合乎要求的倾斜影像。但是,多旋翼无人机续航时间短、载重量轻等特点限制了其应用范围。若能通过更为轻便、灵活的单镜头相机进行倾斜影像采集,那么无疑会丰富倾斜影像的获取途径,并与传统多镜头倾斜摄影方案进行优势互补。本文根据倾斜摄影的需求和多旋翼无人机的特点,从硬件选型、航摄流程优化和软件研发等角度,对使用单镜头进行倾斜影像采集所涉及到的关键技术进行了较为系统的研究,提出的方案在实际工作中得到了成功应用。主要研究内容及结果如下:(1)分析了传统多镜头相机的倾斜影像拍摄原理,并基于新型实景三维重建软件对倾斜影像质量的要求,提出了单镜头倾斜影像采集方案,并通过实验验证了其可行性;(2)基于实际应用案例,提出了多旋翼无人机使用单镜头相机进行倾斜影像采集的关键外业流程,包括多种类地物的航线规划方法、航片质量控制标准等;(3)经过用户需求调研、使用场景分析和技术选型,设计了一个面向倾斜影像采集需求的移动端地面站App;该地面站App的主要功能是遥控多旋翼无人机、进行航线规划,将倾斜摄影外业流程自动化。并且,基于iOS系统和DJIMobile SDK、GoogleMaps SDK等开发框架,开发实现了该App的多项关键功能。该地面站的功能设计同样可以沿用到其他种类的终端设备以及多旋翼无人机上最后,本文根据行业需求和技术发展趋势,对多旋翼无人机单镜头倾斜影像采集的进一步研究进行了展望。