现实世界物体的三维信息包括宽度、高度和深度。物体的深度信息是拍照时摄像机镜头与所拍物体之间的距离。物体的深度信息对于物体的三维重建有着非常重要的意义,它是其三维信息中不可缺少的部分,在计算机视觉应用中起着关键作用。本文是基于透镜成像机理,利用单目视觉对焦深度法获取目标物体的深度信息,为机器人完成抓取物体、避开障碍物、跟踪目标等奠定基础。通过分析国内外深度信息获取方法的研究现状,指出摄像机标定采用小孔模型的不足,提出基于透镜成像机理的目标深度信息获取方法,该方法不改变摄像机焦距,通过移动凸透镜的位置,仅改变物距和像距,使图像对焦,研究图像清晰时目标物体的深度信息。分析深度信息测量模型,提出摄像机焦距和透镜到CCD面距离的标定方法,根据标定结果获取目标物体的深度信息。并分析透镜位置检测模型,提出凸透镜中心平面与CCD平面是否平行的检测方法。图像对焦是本课题深度信息获取算法的核心,图像对焦的关键是图像清晰度评价函数和对焦搜索算法,本课题研究各种图像清晰度评价函数和对焦搜索算法,通过实验比较和分析,选取基于Sobel边缘检测算子的图像清晰度评价函数,利用遍历搜索法与最小二乘曲线拟合相结合的方法搜索最佳对焦位置,完成图像对焦,并用MATLAB编写相应的图像处理程序。根据成像模型分析,设计一种独立移动和独立旋转的两自由度并联机构,移动自由度用来使图像对焦,旋转自由度用来检测凸透镜安装位置,并对该机构进行运动分析。实验时把凸透镜和摄像机分别安装在两个六自由度位姿调节平台上,实现二自由度并联机构的等效。建立实验平台,主要有三坐标测量机、六自由度位姿调节平台、旋转机构、摄像机、标靶等,利用这些实验设备调节标靶、凸透镜和CCD成像面位置。实验的控制及参数获取主要利用VC++控制步进电机运动,MATROX对图像进行采集,MATLAB对图像进行处理,AC-DMIS配合三坐标测量机测量位置信息。通过实验对标靶、凸透镜和CCD成像面位置进行了调节,对凸透镜焦距和透镜到CCD成像面的距离进行标定。最后根据标定结果获取目标物体的深度信息,并分析误差原因。