摘要：随着近几年自动化以及传感器技术的发展，无人机系统的发展及其应用的前景受到了广泛的关注。小型多旋翼无人机具有占地面积小，操作简单，便于携带，成本低廉，可以自由悬停以及垂直起降等优势，其航拍，巡查，农林灌溉等技术在民用，军事领域的运用有了普遍的发展。

本文以四旋翼无人机为搭载平台研究视觉跟踪系统。通过蓝牙无线模块、图传FPV模块、树莓派图片处理模块为基础获取图像进行处理。以图像处理结果作为主要数据信息来源，设计并搭建了一套以四旋翼无人机为搭载平台的跟踪系统。通过编写控制算法的代码实现对获取图像的处理，在实现多旋翼无人机稳定自主飞行的基础上，进行对选定目标的图像进行标注。经过检测与跟踪算法的处理，实时跟踪选定目标，使目标运动时无人机能够随着跟踪目标一起运动。经过多次实验检测，验证设计系统的有效性。

关键词：四旋翼无人机，视觉模块，目标跟踪，图像处理算法

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2国内外研究现状-2

1.2.1 国外无人机视觉跟踪的研究-2

1.2.2 国内无人机视觉跟踪的研究-2

1.3研究存在的问题-3

1.4 本文主要内容及安排-3

第二章  系统总体方案设计-5

2.1 总体方案设计-5

2.2 硬件方案设计-6

2.3软件方案设计-8

第三章  硬件选型-10

3.1 无人机的选型-10

3.2 模块选型-11

3.2.1 通信模块的选型-11

3.2.2 图传模块的选型-14

3.2.3 图像处理模块的选型-16

第四章 算法设计-17

4.1 图像预处理-17

4.1.1 图像灰度化处理-17

4.1.2 图像去噪处理-17

4.1.3 图像二值化处理-18

4.2 目标检测方法的选择-18

4.2.1 帧间差分法-18

4.2.2 光流法-19

4.2.3 背景差分法-20

4.3 目标跟踪算法的选择-20

4.3.1 CamShift算法-21

4.3.2 TLD算法-22

第五章 系统的实现与测试-28

5.1 无人机系统调试-28

5.1.1无线连接-28

5.1.2调整参数-28

5.1.3飞行调试-28

5.1.4波形显示-30

5.2图像处理系统调试-30

5.2.1树莓派无线连接-30

5.2.2调用摄像头-30

5.2.3图像处理-31

第六章 总结与展望-33

6.1 全文总结-33

6.2 研究展望-33

参考文献-34

致  谢-36

附  录-37