目前,双目立体视觉在智能交通领域应用非常广泛,然而在航海领域的应用却非常少。船舶驾驶员对于船舶周围环境的感知直接影响船舶的航行安全,尤其是在夜间以及能见度不良等情况下,更需要有效的技术手段获取周围目标的信息。本文主要针对雷达和AIS对于海上弱小目标探测的不足,提出将双目立体视觉技术应用于海上目标定位,作为雷达和AIS的补充,协助船舶安全航行。双目立体视觉包括图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配和三维重组等。本文主要围绕摄像机标定、立体匹配和三维重组进行理论和实验研究,针对船载视频提出了海上目标的双目视觉定位方法。首先,本文分析海上环境特征并结合传统摄像机标定方法,设计了船载摄像机的标定方法,通过平面模板法标定摄像机内参数,通过求解本质矩阵获得摄像机外参数；然后,分析了海上目标图像特征,设计了海上目标的立体匹配算法,利用极线约束条件,大幅缩小了目标匹配的搜索区域,在满足精度要求的情况下保证了算法的实时性；最后,分析双目立体视觉的成像模型,针对航行过程中船舶摇晃问题,提出了基于摄像机姿态测量的目标位置修正方法,采用微机电惯性传感器捕获摄像机实时的姿态信息,据此修正船舶倾斜引起的误差。本文设计了摄像机内参数标定装置以及摄像机姿态模拟平台,开展了摄像机标定、目标立体匹配以及基于摄像机姿态测量的位置修正实验,并在大连海事大学专用教学实习船“育鲲”轮上进行了海上目标的双目视觉定位实船实验,实验结果验证了本文所提出方法的可行性。