对特定目标在移动状态下的识别与跟踪技术,对工业场景监控、智能交通系统管理、电力维保甚至是军事应用等领域有着重要意义。无人机具有结构紧凑、远程遥控和成本较低等特点,能够在人类无法到达的区域完成各种复杂任务。机器视觉技术的快速发展又推动了以无人机为核心的追踪技术的发展。将无人机和机器视觉技术相结合,实现无人机对特定目标的识别和自主追踪将具有广阔的应用前景。本文将无人机对地面移动目标的追踪作为研究内容,无人机可以实时捕捉其视野中的目标并提取信息,解算无人机与目标物之间的相对位置关系,再结合由机体惯性导航模块得到的机体姿态信息,发出调整指令控制飞行器的姿态和飞行轨迹达到自主追踪目标物的效果。本文的主要工作有机器视觉单元和无人机硬件单元搭建、无人机单元软件开发、机器视觉单元软件开发、机器视觉单元和飞控单元之间的通讯。机器视觉单元软件设计采用AprilTag算法,根据实际应用场景对算法进行优化处理,在降低对控制芯片性能要求的同时满足了系统的功能需求。飞控软件设计方案选用双闭环PID控制算法,结合基于惯性导航的机体姿态解算,保证无人机可以稳定、可靠地飞行。本文自主研发了基于嵌入式微处理器的四旋翼无人机飞控单元和机器视觉单元,实现了对移动目标的追踪,并进行了大量的实验测试。实验结果表明,本文设计的无人机追踪系统具有很高的稳定性,能够在不同的现场环境下准确识别移动目标并自主追踪移动目标。