摄像机标定是计算机视觉领域里从二维图像提取三维空间信息的一个重要步骤。本论文以“基于平面模板的摄像机自标定机理研究”为题，旨在研究一种标定简易、实用、鲁棒性高的自标定方法，开发一种基于特殊的简单模板的摄像机自标定技术，具有非常重要的学术价值和现实意义。 针对摄像机自标定的发展趋势和目前亟待解决的难题，围绕基于平面模板的摄像机自标定方法基本理论研究，探讨开发摄像机自标定技术的可能：研究Zhang氏标定方法算法机理及流程，指出该方法需要确定模板与图像之间点阵的匹配，给标定带来诸多不便，提出方法的拓展方向；分析基于圆环点标定的若干方法，指出有效利用各种约束及先验知识可使算法更加简单有效，避免非线性搜索带来鲁棒性降低的因素：提出并研究一种基于单个正方形平面模板的摄像机自标定机理，只需摄像机作三次运动参数未知的自由运动并摄取模板图像，即可线性求解摄像机的内外参数；该方法属于一种新的利用圆环点标定方法，其创新的核心在于从其图像能很方便求取圆环点的像。其特点是：线性求解，计算精度高；模板制作容易，精度可控；采用合理标定基元，无须图像匹配。论文还阐明摄像机标定系统基本要求，建立系统总体框架，完成总体设计及功能模块划分，实现系统主要的组成硬件构件制作和选择，并完成标定系统软件开发。 通过模拟实验、真实图像实验和三维重建工作，验证了提出摄像机标定方法的有效性和稳定性，检验了摄像机标定系统的合理性和可行性；通过两幅图像恢复出了物体的三维形状，给出了实验结果，使得摄像机的自标定跟实际联系起来。结果表明，基于正方形的摄像机自标定方法和系统能够很好的实现三位重建，实验过程和结果符合系统预期的设计要求和使用目的，具有标定模板制作简单、使用方便、操作性强的特点。