近年来随着视觉成像技术的快速发展, 成像系统也在不断改进。单一摄像机成像已经不能满足人们对大视场高动态的需求, 所以具有大视场优势的多摄像机系统引起广泛的关注。依据复眼成像原理, 使用多摄像机系统研究其成像特性。考虑到成像过程中的损耗和镜头的特性, 对所用摄像机进行辐照度定标, 并进行光晕校正, 同时求解出了摄像机辐射响应和暗电流的函数, 随后对多摄像头系统进行大视场图像拼接和高动态范围成像。实验表明, 辐射定标对于上述成像具有良好效果。

多相机系统的标定是立体视觉测量中的一个重要问题。而当各相机间公共视场较小或无公共视场时, 标定参照物不能同时出现在所有相机的公共视场, 因此无法求解系统中多相机的相对位置关系。针对该类问题, 论文在二维靶标标定法的基础上, 提出了一种基于两轴转台的无公共视场相机位置关系的求解方法。将待标定系统固定在转台上, 利用转台转动确定靶标坐标系与转台坐标系之间的相对关系; 通过转动转台使二维靶标依次进入每个相机视场以分别确定转动后每个相机在靶标坐标系中的位置, 并记录转动的角度; 最后, 结合靶标坐标系与转台坐标系关系, 求解各相机之间的相对位置关系。实验结果表明, 该方法具有可操作性, 解算误差在0.5%以内, 可较准确地确定多个光轴之间角度较大的非共视场相机位置关系。

传统的摄像测量技术用于测量物体三维位姿及其变形时，通常只能应用于可通视的物体之间或处于同一个视场的物体之间。多摄像机接力传递位姿测量通过接力传递的方式，可以实现对大型结构体中不通视物体之间或大视场范围内物体之间的位姿及其变形进行测量。本文首先对多摄像机接力传递位姿测量方法的基本原理进行了阐述；然后，通过对其硬件结构特点进行分析，提出了相应的软件功能模块与程序控制流程；最后，按照经典的“客户机-服务器”模式分别开发设计了分机软件和主机软件，并用Visual C++语言予以实现。经过大量室内、室外及海上实船实验证明，该软件系统操作简单，使用方便，运行稳定可靠，可扩展性较强。

为了解决工业视觉场景中点和直线段共存情况下的多摄像机位姿估计问题，提出了基于点线特征对应的多摄像机全局位姿估计算法.以正交迭代算法为基础，使用多个固定在平台上的已标定摄像机间的几何约束，以全局方式处理多摄像机的重叠和非重叠视图的点和直线段特征，获得更加稳定精确的位姿估计.该算法先把所有摄像机数据进行统一表达，再把摄像机观测到的全部点特征的目标空间共线性误差和直线段特征的目标空间共面性误差之和作为误差函数，最后经数学推导得到使该误差函数最小化的迭代求解过程.实验结果验证了该算法的有效性以及优越性.

目前, 多摄像机系统的位姿估计还缺乏系统的方法, 它通常通过求解透视n点问题或者求解使两组3D点集之间平方和误差最小的刚体变换来解决, 这些方法都有局限性。正交迭代算法是基于点特征的单目视觉算法, 快速且全局收敛, 是目前性能最优的实时位姿估计算法之一, 被广泛应用。提出了一种广义正交迭代算法把所有摄像机获取的全部图像作为整体计算得到相对位姿参数, 是通用的多目视觉位姿估计算法。算法先把所有摄像机数据进行统一表达, 再把所有摄像机观测到的全部特征点的目标空间共线性误差平方和作为误差函数, 最后经数学推导得到使该误差函数最小化的迭代求解过程。实验结果验证了算法的有效性以及在多摄像机系统位姿估计中的优越性。