随着智能化设备和相关技术的发展,水面装备智能化、无人化技术得到了越来越多的关注。水面环境感知是船舶智能化研究的重点方向之一,船舶距离信息获取有利于船舶避障、无人船自动驾驶、船舶路径规划等。相较于雷达设备,价格低廉且精度较高的基于双目测距系统的视觉测量方案得到了越来越多的关注。本文设计并实现了一套基于特征点的水面船舶双目测距系统,通过双目标定、立体校正、特征点提取、稀疏立体匹配等技术实现了水面环境下的船舶距离测量。针对水面环境下的双目测距问题,本文主要从特征点提取和稀疏立体匹配两个方面进行了研究与改进。本文使用棋盘标定法和Matlab标定工具箱完成了双目测距系统的标定工作并获取双目测距系统的内外参数,利用Bouguet立体校正算法对图像进行立体校正。针对双目测距系统中的特征点提取问题,本文提出了改进的特征点提取方案。在提取特征点前使用中值滤波算法对图像进行预处理减少噪声影响。通过分析不同特征点提取算法,选择使用BRISK算法对水面环境下的船舶目标进行特征点提取。针对水面船舶图像上的干扰特征点较多和特征点聚集问题,设计了一种特征点提取方案。首先利用连续拍摄的图像去除固定背景中的部分干扰特征点。然后,利用图像边缘检测算法,保留测距目标轮廓区域的特征点并对其他区域的无效特征点抑制,减少无效特征点数量。最后,针对特征点聚集、分布不佳问题,利用改进的自适应非极大值抑制算法改善了特征点的分布状态。为提升稀疏立体匹配的准确性,本文将稀疏立体匹配分为粗匹配和精匹配两个阶段。粗匹配阶段,本文使用立体匹配的约束条件对基于网格运动统计的GMS特征匹配算法进行了改进,并结合RANSAC算法完成了粗匹配。精匹配阶段,本文设计出了一种基于ZNCC算法的视差优化方案并通过曲线拟合方式获取亚像素级的视差信息,进一步提升了视差的计算精度。最后,本文进行了无人水面艇测距实验。利用本文改进的特征点提取方案和改进的稀疏立体匹配算法进行了视差计算并通过双目测距系统的参数计算出无人水面艇距离信息。本文利用了GPS设备获取无人水面艇到相机间的真实距离,通过将测量值与真实值进行对比,分析本文双目测距系统的测量精度和误差。