主动立体视觉技术是最接近于人类方式的视觉感知技术，也是计算机视觉获取三维信息最重要的方式。其原理是利用两个或多个摄像机在不同角度观察同一场景，通过获取立体图像对的视差，并进而实现恢复环境的三维信息。主动立体视觉技术广泛应用于自主式视觉导航、运动目标监视跟踪、工业加工的三维信息获取等领域。 本论文首先设计和开发了仿人多自由度立体双目视觉装置，该装置可水平旋转、俯仰、左右摄像机聚散度调整四个自由度伺服控制，并可实时在线调整摄像机参数。装置设计包括自由度控制电机及其驱动控制、摄像机同步控制、摄像机参数控制、基线长度选择等部分，并参考国内外同类设计和实际要求，实现了机械结构的优化设计。 在立体图像的特征提取中，本文提出了一种改进型Canny边缘检测算法实现图像精细边缘的检测，然后基于图像边缘梯度信息，采用分层并行迭代链码跟踪方法实现直线段的提取。在检测的直线段的基础上，根据角点和凸多边形的几何意义，实现了对图像中的角点和凸多边形区域等特征量的提取。 根据立体图像检测出的直线段、角点和多边形区域特征信息，并利用立体匹配过程的极线约束、连续性约束、唯一性约束、空间顺序约束等约束条件，实现了立体图像的特征匹配处理。 摄像机定标是实现三维信息恢复和极线约束的必要条件，因此本论文提出了一种立体双目摄像机的在线自定标方案。该方法基于立体摄像机的结构特点，并加以合理的假设，利用立体摄像机连续两次的运动序列所得的两对立体匹配图像，实现立体摄像机的定标。当聚散角和俯仰角在一定范围时，该方法具有很好的定标精度，但要求在运动过程中保持焦距参数保持不变。本论文还给出基于对应点和直线段信息的三维信息恢复的基本原理。 文章最后讨论了立体视觉技术在自主电动车系统的应用。