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现今，大面积的三维地形数据多是基于机载激光雷达技术获取，所需装备结构复杂，飞机载荷量大。基于双目立体视觉的场景三维重构方法发展越来越成熟，可以克服以上问题，为航空摄影测量提供了一条新的途径。本论文给出了双目立体视觉原理应用到机载平台的系统设计方案，并深入研究了三维重构算法。双目立体视觉是基于视差原理，利用多幅图像获取物体的三维信息。实现物体的三维重构，首先要对摄像机进行标定，获取摄像机内部参数矩阵和外部参数矩阵，再通过图像匹配获得的匹配点对反求出物体三维坐标，通过三角剖分实现可视化。本论文首先对双目立体视觉原理进行了简单介绍，调研了航空摄影测量设备现状，并对影响测量精度的系统结构参数进行了实验仿真分析，最后给出了机载非扫描三维成像系统方案。本论文研究了摄像机标定方法之一的张氏标定法，并通过实验对实验室相机进行标定，及左右相机的立体标定，得到了左右相机的内外参数及两摄像机间的旋转和平移关系。最后分析了立体校正，通过立体校正可以降低图像匹配的难度。图像匹配包括特征点提取和特征点匹配两步骤，本论文对Harris和SIFT特征点提取算法进行了研究并对比了两种算法提取特征点的区别；对匹配算法及匹配提纯算法进行了简单概述。最后将图像配准技术应用于实验室“猫眼”效应目标识别系统，提出了一种新的基于双路CCD的“猫眼”目标识别算法，该算法提高了系统识别“猫眼”效应目标的正确性。最后，介绍了Delaunay三角剖分算法，通过三角剖分可将三维空间点云构成平面。