水下机器人导航定位技术实现的前提是对水下环境信息的充分理解，因此，赋予水下机器人以环境感知传感器对其了解环境从而实现导航定位具有重大的理论意义和工程应用意义。本文紧紧围绕应用于水下机器人定位的双目立体视觉系统，开展相关技术研究。 双目立体视觉技术是对载体外部环境中同一目标在不同视角下的两幅图像进行提取、识别、匹配和三维重建的过程。完整的双目立体视觉系统通常包括数字图像的获取、摄像机标定、图像预处理与特征提取、立体匹配、深度信息提取及三维重建等六个部分。本文主要涉及摄像机标定、图像预处理与分割、立体匹配及三维重建等三个主要部分。 1、摄像机标定：对立体视觉中的各种摄像机标定方法进行总结分类，重点介绍基于三维标定模板的线性标定方法、基于径向约束的两步法以及张氏平面标定法，并采用张氏平面标定法对摄像机标定进行仿真试验，给出了试验结果。 2、图像预处理与分割：图像预处理与分割是立体匹配和三维重建的基础，论文主要研究了图像的中值滤波去噪、基于边缘的图像分割法以及基于区域的图像分割法，并由此提出了本文所采用的改进的Otsu阈值分割法。 3、立体匹配及三维重建：主要研究了基于区域相关的立体匹配算法，通过考察模板与窗口间灰度分布的相关系数来搜索匹配点，在匹配过程中通过记录和跟踪已匹配对，不断剔除误匹配，并加入唯一性约束和互对应约束来提高匹配的精度，同时加入外极线约束和视差范围约束来减小模板的搜索范围，提高算法的效率。最后介绍了点、直线以及曲线的三维重建方法。