将平面显示转为三维可视化不仅带给人真实的感官享受,还将使工业设计和三维世界的测量及建模更科学更准确,因此研究立体视觉技术,具有重要的价值和意义。本文对双目立体成像和还原过程中的四个主要环节——双目立体图像采集、摄像机标定、立体图像匹配、图像重建,做了比较系统的研究。由于是针对多媒体手持终端上的立体视觉应用进行开发,本课题选用了双摄像头加ARM平台的图像采集方案,配置了两个USB摄像头的驱动程序,设计了图像采集应用程序。并另外设计了使用单个摄像机的单个镜头来采集立体图像的方法,旨在减少摄像机标定的工作量,简化立体摄像设备,降低成本。在摄像机标定方面,对四种坐标系间的变换关系,传统标定法、自标定法和主动视觉标定法进行了分析,使用传统标定法中的张正友标定法标定了双摄像头的内参数。在双目立体图像匹配方面,对当前立体图像匹配领域存在的主要问题进行了研究,分析了主流的区域匹配法、特征匹配法和相位匹配法各自实现的原理和优缺点,重点对区域匹配法中的Census变换匹配法进行了研究,并对其进行了改进,融入了梯度特征检测,使其在保持区域匹配法稠密性的同时,又兼具特征匹配法的准确性和稳定性,另外还改善了区域匹配法的实时性能。在三维重建工作中,根据基于平行双目线性摄像机模型的重建算法,对改进的Census变换匹配法得到的匹配点进行了三维图像重建。实验平台采用PC机和MATLAB,重建图像的主体轮廓与实物吻合,并具有一定的深度。本文的实验达到了预期的效果,验证了所采用的双目立体图像采集、摄像机标定、立体图像匹配和重建的方法的可行性,有应用价值。