双目体视具有广阔的应用前景,随着光学、电子学以及计算机技术的发展,不断进步,逐渐实用化,双目体视将被应用于生产、生活中的各个领域。20世纪80年代初,Marr视觉计算理论的提出,使计算机视觉研究有了一个比较明确的体系,对计算机视觉的研究产生了有力的推动作用。然而机器视觉中仍然存在其瓶颈问题,那就是在左右图像中发现与同一空间点对应的成像点对,即所谓的对应性问题。本文对使用激光源作为图像匹配特征的双目立体视觉算法展开了研究与探索。本文首先在分析了机器视觉的研究背景以及双目视觉的仿生机理基础上,探讨了双目立体视觉原理。分析了四自由度视觉模型中各个坐标系之间的转换关系,四自由度视觉机构中,每个自由度都可以独立控制,因此推导了从摄像机坐标系到世界坐标系的转换关系。在上述讨论的基础上,给出了由同一点在不同图像中的坐标得到空间点坐标的定位算法;在摄像机标定时,讨论了采用最小二乘法进行参数标定的方法。对机构的设计和动力学特性进行了初步的探讨。分析了四自由度双目立体视觉系统的设计目的和结构特点,探讨视觉机构的结构设计方案。根据四自由度双目视觉系统模型,采用拉格朗日功能平衡法,对该机构进行了动力学分析,建立了该机构动力学模型,并对其进行了动力学仿真,分析了该机构从运动时的时间响应特性,并为电动机的选择提供了理论依据。课题研究中采用激光源作为匹配特征以简化过程,减少计算量,本文对这一方法进行了讨论。分析了激光点图像的特点,在激光点图像中,激光点像素灰度值明显高于背景灰度值,但是激光像素所占比例很小,讨论了如何有效利用激光像素的高亮特点进行特征匹配的方法。讨论了激光点图像分割时确定阈值的方法、干扰像素排除方法、激光点中心位置的求取方法等。为了标定摄像机参数及检验本机构的定位精度,本文进行了空间点的定位实验。实验中采用平面打印标靶,利用已有设备三坐标测量仪获得目标物体的空间点坐标值,对待标定的摄像机参数进行了计算,并将标定值和目标点的图像坐标代入视觉算法模型得到计算坐标值,将计算所得的数据与实测数据进行比较,分析了造成误差的原因。本文的研究工作取得了预期的效果,为今后的进一步研究打下了基础,相信随着研究工作的深入,相关技术不断完善,以激光标记为匹配特征的双目立体视觉系统必会取得令人满意的成果。