立体视觉是近年来发展最活跃的计算机应用领域之一，其在城市测绘、车辆导航、工业检测、物体识别、虚拟现实等多个领域发挥了广泛的作用。立体匹配是立体视觉中关键步骤，也是制约着立体视觉技术和应用发展的瓶颈问题。如何在各种复杂情况下，更加快速更加精准的获得视差图，是国内外研究者不懈的追求。本文的核心工作是改进立体匹配算法，利用灰度进行匹配，生成稠密的视差图。本文提出的算法从图像匹配基本原理出发，引入数字图像处理和计算机编程领域的知识，可以根据需要应用到多种平台和场合，也可以稍加修改用于处理彩色立体图像对。根据理论上的推算和实验的验证，证实本文所提出的算法改进效果较为明显。本文首先系统的叙述了立体视觉理论，深入的讨论了立体匹配的基本原理，分析了造成错误和产生误差的原因，列举了提高立体匹配准确性以及提高匹配速度的常用方法。详细的分析了基于图像灰度信息局部立体匹配算法的性能。在此基础上，提出了基于应用的最佳基高比选择的定量计算方法，提出了基于中间结果保留的快速多窗口匹配算法。针对存在大面积非纹理区立体像对难以正确匹配的问题，本文引入基于mean shift的图像分割方法和图像多尺度理论，以图像分割的结果作为积累窗口，在多尺度空间内进行匹配，获得了较好的效果。相对于传统的固定窗口类算法、自适应算法、多窗口算法生成的视差图有明显改善。最后，本文还简述了图像亚像素理论，列举了获得亚像素精度的常用插值、拟合方法。在这个基础上，对线性插值算法进行改进，通过理论计算和实验验证，证明加速效果明显。根据图像配准和数字信号处理理论知识，提出了一种构建实验用像对和真实视差图简便方法。