微小型无人直升机在军事和民用两方面都具有广阔的应用前景,近年来成为国内外研究的热点之一,是进行控制、导航、路径规划以及目标识别与跟踪等方面研究的良好平台。本文首先针对微小型无人直升机姿态模型的高度非线性、强耦合、多变量等特点,在比较两种典型的非线性滤波算法的基础上,设计了一种基于修正罗德里格参数表示的UKF (Unscented Kalman Filter)姿态融合算法,该算法采用修正的罗德里格参数表示直升机的姿态模型,减小了计算量,且采用确定性采样方法近似姿态模型的非线性,因而提高了姿态融合精度。仿真实验验证了该算法的有效性。针对微小型无人直升机在航拍领域的广阔应用前景,在分析了航拍图像几何变形成因的基础上,首先研究了基于单应性矩阵的图像校正算法,而后提出了一种结合姿态测量信息的航拍图像校正方法。实验表明,结合估计的姿态信息能够有效地降低图像校正中的不确定性,降低了航拍图像校正的难度。最后对本论文工作进行了总结,从理论和应用角度,探讨了可以进一步完善和深化的地方。