随着计算机视觉技术的快速发展,视觉定位在各个领域得到了广泛的应用,视觉相当于机器人的“眼睛”,视觉定位系统的研究和设计是实现机器人视觉导航的关键技术之一。本文针对摄像机的成像原理,研究了视觉定位系统的解算方法,然后通过识别共面方形特征,算法也适用于识别共面双平行线特征作为识别的特征点,把通过图像获取的特征点作为输入信息,最终经过图像处理和解算输出得到精确的物理位姿测量结果。本文研究的主要目的是应用在机器人的视觉导航上,通过对周围合作靶标的识别最终能够实现实时确定自身的准确位置。本文采用的系统为单目视觉系统,单目视觉系统相比双目视觉系统具有结构简单、价格便宜、定位准确等优点。在本文的最后也进行了标定后两个单目相机的校准。本文完成的主要工作包括以下几个方面:(1)首先对视觉系统的硬件搭建进行了介绍,从摄像机选型、平台设计、计算机配置等进行了整体描述。(2)介绍了摄像机的成像原理并对摄像机进行了标定,对合作靶标的选择和识别进行了介绍,介绍了三种靶标的识别方法,分析了圆形靶标和棋盘格靶标的不足,并用汉明码靶标对存在的问题进行了改进。(3)通过摄像机成像原理构建定位位姿解算模型,介绍了一种基于共面方形特征也同样适用于共面双平行线特征的视觉精定位的算法原理,并对算法精度进行了分析。(4)设计了完整了测试方案,考虑了单自由度,多自由度耦合多个情况下的测量精度,对精度进行了全面合理的测试,并给出了精度测试曲线和不同情况下的结论。(5)设计了友好的人机交互界面,针对不同的应用场景对界面进行了扩展,使整个系统更方便的运用到工程应用中。