三維立體視覺與人眼立體視覺相比，具有不可替代的優點，主要體現在精度高、擴展能力強大，連續工作時間長、不易損壞、保密性好、沒有培訓成本、結果易于保存和復制等。因此三維立體視覺技術已經廣泛應用于三維環境感知與建模、機器人導航、雙目物體跟蹤與檢測以及圖像分割等領域。

　　三維立體視覺就是研究由2D圖像恢復場景目標即3D信息的一門學科。目前用于三維恢復的方法主要有：結構光法、立體視覺法、光流法、亮度立體法、陰影法和紋理法。

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

　　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。其缺點是設備安裝復雜，需要在多幅圖像之間進行對應點的匹配。

　　光流法：當目標在相機前運動或相機在一個固定的環境中運動時，都能獲得對應的圖像變化，這些變化可用來恢復（獲得）相機和目標間的相對運動以及場景中多個目標間的相互關系。在具體技術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該完全是由圖像中模式的運動引起的，不應該包括反射性質變化帶來的影響。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對應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，進而計算三維尺寸。應用的最理想情況是：成像光源和攝像機為無窮遠，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。