随着科学技术的不断进步以及社会的快速发展,三维重建技术已经成为热门研究方向。双目立体视觉系统具有设备简单、成本低廉等优点,基于双目视觉的三维环境重建已经在诸多领域中得到了应用。然而在实际场景中,环境等因素对立体匹配等关键步骤影响较大,从而影响到三维重建效果。本文以对室内场景进行三维重建为目标,分析双目立体视觉各个步骤,重点对立体匹配算法进行了研究和改进。本文的主要工作如下:(1)详细分析了摄像机成像模型和双目立体视觉模型,对张正友标定法、Bouguet立体校正法以及立体匹配算法基础展开了讨论。(2)分析了自适应权重立体匹配算法,然后引入引导图滤波立体匹配算法,为了进一步降低算法复杂度和提高匹配精度,分别引入快速引导图滤波和跨尺度代价聚合思想,从而提出了基于跨尺度快速引导图滤波的立体匹配算法和基于跨尺度引导图滤波的立体匹配算法,分别实现匹配速率的提升和匹配精度的提升。(3)利用双目立体相机搭建了双目视觉三维环境重建系统,根据本文讨论的各步骤算法完成系统设计与实现,进而对室内场景进行三维重建。本文在Middlebury标准测试集上对提出的立体匹配算法进行测试,结果表明,经过后处理的基于跨尺度快速引导图滤波立体匹配算法在算法效率上有明显优势,对4组测试图像的处理均达到秒级水平,经过后处理的基于跨尺度引导图滤波立体匹配算法在4组测试图像上的平均误匹配率为5.47%,比同类局部立体匹配算法平均低约1个百分点。本文所搭建的双目视觉三维环境重建系统能良好地实现室内场景的三维重建,达到了预期的目标。