双目立体视觉基于三角法原理,模拟人眼视觉,利用成像设备从不同的角度获得同一物体的两幅图像,根据标定好的图像间像素匹配关系,获得物体表面的三维信息。摄像机的高精度标定是双目立体视觉系统实现准确测量的前提,同时,对点云数据的有效处理和应用也是双目立体视觉系统得到推广的保证。本文在对国内外研究现状分析的基础上,结合课题需求,针对长焦距宽基线的双目立体视觉系统,采用一种基于无穷单应矩阵和一维标定靶的标定法完成了系统标定,并以三维发际线的提取为实例,详细说明三维点云数据的处理和应用。主要工作和创新性如下:1.以立体视觉数学模型为基础,分析了长焦距镜头和宽基线结构立体视觉系统的特点,定义了长焦距宽基线双目立体视觉系统,建立了长焦距宽基线立体视觉系统的数学模型,并确定待标定的系统参数;2.根据长焦距宽基线双目立体视觉系统,测量距离较远、视场相对较小、左右视目图像差异较大等特点,采用基于无穷单应矩阵和一维标定靶的标定方法进行标定。该方法使用的一维标定靶,可有效避免大型三维/二维标定靶不易制作、不易移动及自身遮挡等问题;此外,应用无穷单应矩阵,将线性求解和非线性优化相结合,可得到系统参数的最优解。通过基于C++的仿真、基于3ds Max软件的仿真以及实际实验,验证了该方法的可行性和有效性;3.对三维点云数据的处理与应用进行了研究,以人体头部彩色三维点云中发际线的提取为实例,提出一种直接提取三维发际线的方法。将该方法提取的发际线与基于二维图像提取的发际线进行比较,证实了提取结果的准确性;对多个真实彩色点云模型,进行直接提取三维发际线的实验,验证了所提方法的有效性和稳定性。