在计算机视觉中，基于针孔线性摄像机模型的单目，双目视觉系统的研究，已经是计算机视觉的研究热点之一。国际上关于线性摄像机的标定算法研究和图像序列间的线性约束关系的研究也逐渐成熟和完善。虽然近几年国际上已经开展非线性模型的摄像机的标定研究，基于非线性摄像机模型的统一图像序列间的几何框架的研究尚处于探索阶段。现阶段，已经建立的非线性摄像机模型之间缺少比较完善的统一数学模型，而且图像序列间统一几何框架也不够完善。如何有效的把多种成像模型纳入到一个统一的几何框架下一直是个核心问题。本文研究在理论上具有创新性的非线性Rational-Tensor摄像机模型(RTCam)，具体包括：（1）建立图像序列间对极几何，并根据对极几何完成高精度图像匹配；（2）根据实际的非线性成像系统建立统一RTCam非线性几何框架摄像机模型；（3）对RTCam非线性摄像机进行标定。本文研究成果对非线性摄像机稠密匹配问题，图像序列几何模型关系有很重要的作用。同时，在航空航天的探测领域和医学微创手术的应用领域具有较高的实用价值。