立体视觉技术是移动机器人视觉领域的研究热点,对其发展具有深远的影响。移动机器人的视觉应用要求其视觉系统具有微小型、实时高速处理、高精度测量的特点。本文提出了一种基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的机器人高速双目立体视觉技术,能够实时高速高精度地测量三维深度信息,具备自适应增益和曝光功能,能够很好的适应于移动机器人的视觉任务。具体研究工作如下:（1）研制了一套基于Xilinx FPGA的机器人高速双目立体视觉硬件装置,能够同步采集处理两路彩色图像,并实时高速地使用FPGA加速图像处理和立体匹配工作。装置中两路图像传感器使用硬件同步进行曝光,并使用全局曝光模式,最高可以实现2592×2048 pixels@100 fps的高速图像采集,满足移动机器人高速视觉任务的需求。硬件装置结构紧凑,体积小,功耗较低,可以安装在移动机器人平台上在线使用。硬件分为两个独立图像成像单元和一个FPGA图像处理单元,基线距离可以根据应用进行调整。（2）开发了一套高速双目立体视觉固件系统。固件系统包括图像采集、图像预处理、自动增益和曝光控制、立体视觉匹配和图像USB（Universal Serial Bus）输出等部分。固件系统采用FPGA加速和ARM（Advanced RISC Machine）处理器结合的方式,将图像处理、立体视觉匹配任务使用FPGA逻辑进行加速,将系统控制、USB协议等任务使用ARM处理器完成。针对移动机器人视觉应用中光照条件变化带来的过曝和欠曝问题,自动增益和曝光控制可以同步地根据环境光变化实时调整两个图像成像单元的增益和曝光时间,使得系统可以适应不同的光照场景,有效地克服光照条件变化带来的过曝和欠曝问题。（3）提出了一种基于FPGA内存优化的半全局立体匹配算法（MO-SGM）,满足移动机器人立体视觉任务的高速高精度需求。该方法使用FPGA全流水线架构,且不需要使用外部的DDR内存。该方法在实现较高精度的同时,使用优化的处理结构,降低了FPGA中的可编程逻辑资源占用,并可以达到196级视差640×480 pixels@325 fps的性能,满足移动机器人双目立体高速视觉任务的应用需求,具有较高的使用价值。本文将高速双目立体视觉硬件、固件和算法完整结合起来,实现了移动机器人实时、高速、高精度、高鲁棒性的立体视觉任务。实验表明,该系统的深度测量精度较高,最高可以达到1mm的精度。系统可以达到640×480 pixels@120 fps的实时处理和输出性能,具有较高的应用价值。