四旋翼飞行器机械结构简单,具有垂直起降、自主悬停和控制灵活等特点,可适用于各种飞行姿态和飞行剖面,在反恐防暴和交通监控等军事、民用领域发挥着重要作用。因此,基于视觉的四旋翼飞行器移动目标跟踪技术的研究具有重要的研究意义和广阔的应用前景。本文首先介绍了四旋翼飞行器的飞行原理,分析了地面坐标系和机体坐标系之间的坐标转换关系,建立了四旋翼飞行器的数学模型。针对动态场景下运动目标检测与跟踪的难点,同时为了提高算法的鲁棒性并降低算法的复杂度,本文采用了基于颜色的目标识别算法,并将Camshift与Kalman滤波算法进行组合作为跟踪算法,通过实验验证了该算法在颜色干扰和目标被遮挡等情况下的跟踪准确性。为提高本文所设计系统的实用性,设计了以STM32F405RGT6为核心的控制板,将控制板与四旋翼飞行器进行连接,完成了基于视觉的四旋翼飞行器移动目标跟踪系统的搭建。设计了带死区的PD控制器,实时获取像平面中的目标中心与图像中心的位置偏差,作为控制器的输入,计算得到控制数据,完成了基于图像序列的闭环控制器的设计。最后,完成了系统程序和控制器的设计,并成功将其移植到嵌入式控制平台中。为验证本文所设计系统各部分的性能,使用AR.Drone飞行器作为飞行平台,将控制板与AR.Drone飞行器连接,进行跟踪飞行实验。实验结果表明,系统具有较好的目标识别与跟踪能力,验证了本系统的有效性。