机器人足球比赛是近年来迅速发展起来的一项科技竞赛，是人工智能领域与机器人领域的基础研究课题，是一个极富挑战性的高技术密集的项目，同时又是多智能体技术的一个理想突破点。它涉及的主要领域有：精密机械、机器人技术、自动控制、感知与融合、通信、计算机视觉与图像处理、多智能体协调以及无线通讯等多个相关领域，是研究多智能体技术、智能控制技术及机器人视觉技术等的标准平台，对其进行研究有深远的理论意义和应用价值。本文以RoboCup小型组机器人足球比赛为研究平台，通过对视觉子系统性能要求和功能进行分析，提出了系统整体设计方案，将视觉子系统划分成图像采集、图像分割、摄像机标定和目标识别四个功能模块。在传统的视觉处理方法基础上，采用和改进现有的算法，提高了视觉子系统的性能。特别提出了运用改进的颜色匹配方法建立目标颜色匹配模板的视觉处理技术，提高了视觉子系统在不稳定光照条件下的识别率。本文研究的主要内容有以下几方面：(1)在图像分割模块中，提出运用改进的颜色匹配方法进行颜色判断，在光照不稳定的条件下取得了较好的图像分割效果。(2)在摄像机标定和畸变校正模块部分，采用了Tsai两步法的校正方法，取得较好的校正效果。(3)在目标识别模块中，不仅对机器人小车进行了位置、方向和编号的识别，还采用了卡尔曼滤波器对小球的位置进行预测，缩小了视觉子系统的搜索范围，提高了识别的效率；在对目标进行识别和数据融合的处理过程中，引入了评价函数的概念，根据评价函数值的大小来区分真假目标，能够提高识别的准确性。经实验测试和参加2007年RoboCup中国公开赛比赛验证，该系统很好的完成了视觉子系统的任务，取得了较好的实战效果。