双目视觉系统通常采用的是定焦距的摄像机。但在很多应用中,需要在不改变双目视觉系统位置的情况下,既能清晰的观察到远距离对象,也可以观察近距离的对象,定焦距的双目视觉系统很难适应这一需求。而变焦距的双目视觉系统可以解决这一问题。变焦距的双目视觉系统具有定焦距系统不具有的灵活性和方便性,可以广泛应用于立体摄影、运动跟踪、移动机器人、三维检测、人机交互等。双目变焦系统的难点在于如何确保两个摄像机焦距的同步,以及如何在摄像机的焦距改变之后,更新摄像机的参数。当然,同单目变焦系统一样,自动聚焦也是双目变焦系统的关键问题。首先,本文研究了单目系统中自动聚焦的基本原理,分析了自动聚焦的评价函数、搜索策略和聚焦窗口的选择,并改进了自动聚焦评价函数,使之获得更好的聚焦效果。改进的自动聚焦评价函数采用绝对方差函数抑制能量梯度函数的噪声和多峰性,得到了高灵敏度的单峰的自动聚焦评价函数。其次,本文研究了双目视觉系统中双摄像机焦距同步的问题。针对双摄像机系统对硬件要求高、安装设计复杂的问题提出了基于图像匹配的双摄像机焦距同步方法,使得变焦距的双目视觉系统具有更好的泛用性和灵活性。最后,本文设计并实现了双目变焦调焦系统,可以进行自动聚焦,并保持焦距同步。其中对系统的硬件及软件设计进行了详细的描述,同时也针对自动聚焦和焦距同步算法在系统实现的过程中出现的问题作了具体分析。最终系统可以有效的进行自适应调节,保持两个摄像机聚焦清晰以及焦距同步。