随着科技的高速发展，传统的手工测量检验模式已经被先进的图像处理技术和计算机技术所代替，利用计算机实现对视觉信息的处理，这样就形成了一门新兴的学科—计算机视觉技术。计算机视觉技术的本质是用摄像机来代替人类双眼的视觉功能，通过计算机进行处理从而实现对客观世界的三维场景的认识、分析和理解。双目视觉是一种非接触性测量技术，双目视觉测量系统具有结构简单、容易操作、在线实时进行3D测量等优势。目前,它正吸引着众多学科的研究人员运用不同的技术手段对之进行深入的研究，并且在许多领域都有着广阔的应用前景。如何获得一副清晰的图像是其它一切图像处理的基础。因此，本文首先对图像的获取—自动对焦技术进行了深入的研究，分析了当今主流对焦评价函数，在此基础上，提出了基于改进的Roberts聚焦评价函数的对焦评价方法以及基于2/8原理的新的对焦窗口选择方法的自动对焦技术。最后，通过实验验证了该方法不但满足对焦评价函数的基本性能，还具有更高的灵敏度和实时性。其次，介绍了本文采用的标定方法及标定原理，推导了标定坐标系之间的关系，实现了张正友的标定算法；接着给出了双目视觉系统的结构模型进而进行精度分析。基于双目视觉立体匹配技术研究，首先介绍了立体匹配的约束条件和匹配策略，然后介绍了基于区域、特征和相位的通用匹配方法以及匹配技术的难点和将来的研究方向。本文最后实现了基于特征的双目立体匹配。然后研究了双目视觉的三维重建技术，介绍了基于视觉的三维重建的常用方法以及双目视觉三维重建的原理，深入探讨了基于双目的三维重建技术的关键技术：特征提取，特征匹配和深度信息计算等；利用最小二乘法实现了基于欧式空间的场景对象三维点云计算以及实现了基于OpenGL的三维显示方法,并在OpenCV和Vs2010平台上实现了三维重建系统的开发。最后，在开发的三维重建软件系统与所搭建的硬件平台下，给出了立体标定实验结果、立体校正实验结果、立体匹配试验结果以及三维坐标计算、三角剖分和三维显示等试验结果，并对结果进行总结分析。