三維立體視覺與人眼立體視覺相比，具有不可替代的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在精度高、擴展能力強大，連續(xù)工作時間長、不易損壞、保密性好、沒有培訓(xùn)成本、結(jié)果易于保存和復(fù)制等。因此三維立體視覺技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于三維環(huán)境感知與建模、機器人導(dǎo)航、雙目物體跟蹤與檢測以及圖像分割等領(lǐng)域。

　　三維立體視覺就是研究由2D圖像恢復(fù)場景目標(biāo)即3D信息的一門學(xué)科。目前用于三維恢復(fù)的方法主要有：結(jié)構(gòu)光法、立體視覺法、光流法、亮度立體法、陰影法和紋理法。

　　經(jīng)典的結(jié)構(gòu)光三維視覺方法是將基準(zhǔn)光柵條紋結(jié)構(gòu)光投影到物體表面，條紋隨著物體表面形狀的變化而發(fā)生畸變，攝像機攝取物體表面圖像，然后采用計算機圖像技術(shù)，從被物體表面形狀所調(diào)制了的畸變條紋模式中，提取出物體的三維信息。工業(yè)應(yīng)用中很少采用基準(zhǔn)光柵條紋結(jié)構(gòu)光，而是采用一種簡化的激光掃描照射系統(tǒng)。這種方法的計算精度高，但價格昂貴、設(shè)備龐大，限制了其應(yīng)用范圍。

　　立體視覺方法，屬于多目或者雙目視覺，采用兩個或者多個攝像機從不同的位置拍攝圖像，通過三角測距原理得到物體的三維尺寸。其缺點是設(shè)備安裝復(fù)雜，需要在多幅圖像之間進(jìn)行對應(yīng)點的匹配。

　　光流法：當(dāng)目標(biāo)在相機前運動或相機在一個固定的環(huán)境中運動時，都能獲得對應(yīng)的圖像變化，這些變化可用來恢復(fù)（獲得）相機和目標(biāo)間的相對運動以及場景中多個目標(biāo)間的相互關(guān)系。在具體技術(shù)上就是通過求解光流方程來求取表面朝向。此方法有一定的限制，要求圖像要有足夠的采樣密度，同時在圖像平面中每一點上的灰度變化應(yīng)該完全是由圖像中模式的運動引起的，不應(yīng)該包括反射性質(zhì)變化帶來的影響。其缺點是需要控制照明或物體運動且條件要求苛刻，適用范圍窄。

　　亮度立體法：屬單目視覺，基本原理是在同一光照條件下，物體不同的表面朝向?qū)?yīng)圖像中的不同灰度即反射圖方程。由于反射圖方程屬于病態(tài)方程，所以通過變換光源得到不同光照條件下的圖像，利用反射圖方程組來求解表面朝向，進(jìn)而計算三維尺寸。應(yīng)用的最理想情況是：成像光源和攝像機為無窮遠(yuǎn)，物體表面為均勻漫反射表面，則可以得到理想反射圖方程；物體表面為光滑表面，并且已知物體表面的特征點高度。