从运动摄像机拍摄的多幅二维图像中估计摄像机运动和重建场景结构是计算机视觉领域中的一个核心问题，被称为“从运动恢复结构”问题。可靠的运动和结构估计算法在机器人视觉导航、地图生成、航空勘测、目标识别以及计算机图形学中的虚拟现实等领域都有很好的应用价值。与传统的基于双目或者多目视觉系统的立体感知算法不同，本文所描述的算法是基于单目视觉的，其优势在于极大地降低了对设备的要求，并能够应用于未经标定的普通手持单目摄像机。该算法包括特征提取和匹配、投影重建、自标定与欧氏重建、致密重建等四部分。首先通过特征提取和跟踪得到图像序列中各对应点的匹配，利用图像序列各帧之间的几何关联来初始化投影结构，再通过自标定估计出摄像机的内部参数，恢复摄像机的运动，并将场景的投影结构升级至度量结构。结合真实场景的一个绝对尺度可以得到场景的欧式重建，再进一步利用立体匹配算法得到场景的致密重建。最后，本文将算法应用到室外障碍物检测和场景的三维模型重建之中，并给出了实验结果。