无人直升机在军事和民用等方面都具有广泛的应用价值，而自主着落导航技术是无人直升机研究的核心。与传统导航方式相比，利用计算机视觉实现无人直升机的自主着落，可以节省人力和物力，且具有精度高、不受电子干扰等优点。本文首先根据无人直升机自主着落的导航需求给出了一个基于计算机视觉进行自主着落的导航系统的设计方案，包括了一种新式的人工地标，导航系统的硬件组成，以及导航系统的算法流程等。然后，基于人工地标中所含的两个同心圆，设计了人工地标的检测与跟踪方法。该方法首先对获取的图像进行预处理获得二值图像，在此基础上进行边缘检测和轮廓跟踪提取出图像中的所有轮廓线，对各个轮廓线进行椭圆拟合找出形状为椭圆的轮廓线，然后再对各个椭圆轮廓进行判别，检测出人工地标。基于卡尔曼滤波，以椭圆参数为状态量，设计了人工地标的跟踪方法。其次，基于人工地标中所含的使用三基色构成的彩色圆，设计了无人机与人工地标的相对位姿估计方法。该方法首先建立圆形目标的成像几何模型，在此基础上估算出位置，横滚角，和俯仰角。然后利用彩色圆中不同颜色的分布信息估算出偏航角，并消除估算结果的二义性，获得位置和姿态估计的最终结果。最后，本文对所提出的视觉导航方法进行了综合仿真试验和分析。先是对影响位姿估计精度的因素进行了仿真分析，其结果为视觉导航系统设计提供了相关的参考。然后以无人直升机着舰为例，采用了本文所设计的视觉着落导航方法，设置了视觉导航系统的相关参数，通过仿真对本文所提出的视觉着落导航方法进行了验证。实验结果表明，本文所研究的基于视觉的无人直升机着落导航技术可以有效地应用于无人直升机自动着舰任务中。