云是一种重要的天气现象,对气候变化、大气辐射平衡等地球物理过程有着重要的作用。目前对云的研究主要集中在云量、云状、云底高参数的研究上。本文主要针对地基双目视觉云高观测系统的系统外参标定问题开展相关研究,并从双目云高系统的搭建、摄像机标定、实验三个部分进行详细的阐述。本文首先对自主搭建的地基双目视觉云高观测系统进行介绍,简述了系统硬件结构和软件结构,并对成像系统以及数据分析及处理模块进行了详细的介绍。然后通过双目测距原理和流程确定了系统相机焦距和基线的选取,最后搭建室外双目云高观测系统采集原始的天空云图图像。摄像机标定在双目视觉测量云底高过程中有着重要的作用,标定的数据准确性直接影响着云底高度的探测精度。双目相机基线较长,针对传统的摄像机标定方法标定困难以及标定精度不高的问题,本文提出一种基于里程计的双目相机外参标定方法,采用基于SURF改进的特征点提取与匹配算法获取左右云图的同名点对,对产生的误匹配点对,采用RANSAC算法筛选并剔除。然后根据对极几何约束定理获取含有左右相机之间的旋转和平移矩阵的约束条件,根据约束条件求解摄像机的外参。为了验证本文提出的里程计法的精度,开展特征点提取与匹配实验,将本文算法与经典的SIFT、SURF特征点提取与匹配算法做对比,通过实验结果分析得出结论:本文的算法精度更高,实时性更好。为了验证里程计法用于摄像机外参标定的可行性和准确性,本文分别开展室内小基线外参标定实验和室外大基线标定实验。先在室内搭建基线为30mm的小基线的双目测距平台,分别采用基于里程计的相机标定法和双目标定法标定相机的外参,标定得到里程计外参标定法的双目相机水平距离为300.1323mm,误差仅为0.1323mm,相比于双目标定法的精度更高。然后根据外参数据得到的双目校正图以及视差图的对比分析进一步验证了里程计法标定双目相机外参的准确性。然后在室外搭建基线为60m的双目云高系统,采用基于里程计法的双目相机外参标定方法,标定得到两个相机之间的距离为60.3444 m,误差仅为34.44 cm,精度达到99.43%,并通过分析校正后的双目云图和天空视差图,进一步验证了里程计法标定相机外参的有效性,以及里程计法用于双目云高探测系统外参标定的可行性。通过以上三个部分的研究与工作,本课题完成了基于里程计法的双目云高系统外参标定研究,解决了双目云高系统外参标定困难以及标定不准确的问题,研究的内容具有重要的实际意义,为研究者在云高反演工作中提供新的研究思路。