利用多视二维影像来恢复场景的三维结构是摄影测量和计算机视觉领域内的一个热点研究课题。随着影像获取技术和三维重建技术的发展,可用于重建的有效影像数据源不断扩展,这使得该课题具有广泛的应用前景。本文关注基于无序影像的全自动三维重建问题,旨在提高计算结果的精度和鲁棒性,对三维重建过程中的相关技术进行研究和探索,论文的主要工作和创新点如下:1.系统研究了两视影像核线几何关系在标定和未标定条件下的构建方法,利用物方形式的共面条件方程推导了空间点位临界配置中危险表面的通用方程,分析了直线和平面配置下核线几何关系构建算法的退化情况,并利用奇异值分解算法给出了不同核线几何关系构建方法的临界配置条件。2.在分析两视影像的特征点检测和匹配算法的基础上,引入信息准则算法来检测匹配数据的拟合模型,推导了信息准则算法拟合单应矩阵模型和基本矩阵模型的误差方程,利用最大期望算法来处理标准差计算中的混合模型问题,为避免后续重建过程可能产生的退化提供了技术支持,提高了三维重建的可靠性;将多视匹配点的提取问题转化为动态联通性问题,设计了基于并查集算法的解决方案,并通过加权编码策略对问题进行优化,提高了多视匹配点提取的效率和可靠性。3.提出了一种基于置信传播的影像间误匹配关系检测算法,将误匹配关系的检测问题转换成概率推论问题,通过影像关系图中的回路约束和像对匹配过程中获得的匹配信息构建了基于贝叶斯网络的概率图模型,在利用贪心算法生成最大生成树构建回路的基础上,加入了三视匹配元回路约束,极大的降低了影像关系图的结构对检测结果的影响,可以有效避免由于纹理重复或相似而造成的误匹配,进而改善场景三维重建的效果。4.提出一种基于聚类分层的多视影像重建算法,利用凝聚层次聚类对内部重建秩序进行了优化,可以减少初始像对的选择对重建结果的影响,并有效避免增量法中由于误差积累而导致的漂移问题,提高三维重建算法的鲁棒性。5.提出一种基于三视匹配元的多视影像批处理三维重建算法,利用回路闭合约束剔除可能存在误匹配的三视匹配元,有效避免了错误的核线几何关系,通过三焦张量约束计算影像方位的全局最优解提高了重建结果的可靠性。并且该算法可以避免迭代式的平差运算,计算效率得到较大的提高。