随着计算机视觉技术的不断发展,常规摄像机的视角范围已经不能满足许多场合的需求,而鱼眼摄像机本身的视场范围广、涵盖信息多等优点,使得它在军事和民用领域越来越受到人们的关注。其中,鱼眼双目立体视觉技术是计算机视觉的一个新型的研究热点之一,在机器人导航和三维重建方面具有很大的发展前景。本文从鱼眼摄像机建模、标定和定位几方面进行系统的研究,对鱼眼双目立体视觉的应用具有一定的理论指导意义。主要研究工作如下:(1)首先从摄像机的成像模型出发,介绍了各坐标系间的转换关系;分别介绍了一般镜头和鱼眼镜头的基本成像模型,对常用的非线性畸变模型进行了概括和总结;给出了一般镜头的双目视觉定位模型,以此为基础讨论了基于鱼眼镜头的双目视觉定位模型。(2)针对圆形标志点标定鱼眼镜头模型参数精度不高的问题,提出一种基于质心点优化的鱼眼相机标定方法。在鱼眼镜头成像模型的基础上,获取模型内外参数的初值;通过模型求取标志圆的投影椭圆,对该投影椭圆和图像上的椭圆分别求质心,进而建立目标函数,最后实现鱼眼镜头的精确标定。实验结果表明,本文提出的方法能够明显提高鱼眼镜头的标定精度。(3)针对应用高阶奇次多项式法和光学折射模型定位误差大、局限性强的问题,提出一种优化的鱼眼镜头成像定位算法。首先根据成像误差机理推导出偏心畸变模型,进而在此畸变和光学折射原理的基础上建立优化的成像模型;然后应用泰勒展开式求近似值的方法,对提出的畸变模型进行反投影推导,最后实现空间目标的精确定位。实验结果表明,当被测物分别处于鱼眼图像中心区域和边缘区域时,该算法的相对定位误差远远小于现有的定位方法,减小了图像畸变对测量精度的影响。