汽车加油机器人通过使加油实现自动化可以弥补现有的加油模式的不足,因此在汽车加油站配置加油机器人并实现智能化加油显得有研究价值。在目前的研究中,对于汽车加油机器人中加油机构、加注接口、机器人本体结构和运动特性等技术的研究较多。对用于汽车加油机器人的识别定位技术的研究相对较少,特别是将双目视觉应用于汽车加油机器人系统的研究。因此本文就汽车加油机器人中的识别定位环节设计一套双目视觉系统,主要内容如下:（1）双目视觉系统的搭建与标定。首先完成了硬件的选取和设计了系统各个模块的功能。然后研究了单目相机的成像模型和标定方法,并以此为基础研究了双目视觉的测量原理、标定方法和立体校正方法。最后完成标定实验,并对实验结果进行分析。（2）设计了非结构环境下的汽车油箱盖板目标识别定位算法。首先提出了一种基于多尺度底帽变换算法和改进最大熵阈值算法用于提取图像中目标的候选框。采集图像并完成标注制作出样本数据集,对样本集进行Ho G特征提取并设计了一种支持向量机分类器的训练方法。最后通过实验验证该算法的油箱盖板目标候选框有效率和目标检测率均达到95%以上。（3）针对应用场景中采集得到油箱盖板图像存在的问题,提出了一种适用于汽车油箱盖板的边缘检测算法。首先对各种边缘检测算法进行研究和试验,针对存在边缘噪声、边缘缺失、边缘错位以及边缘冗余的问题,提出了一种基于伪球的改进Canny边缘检测算法,实验证明该方法在边缘定位和抑制噪声方面都有较好的效果。在去除非目标边缘的问题上,设计了一种基于形态学的边缘提取算法,该方法能获得完整的油箱盖板边缘但是定位精度差。两种边缘检测方法结合得出定位精度高且完整的汽车油箱盖板边缘。（4）对汽车油箱盖板进行三维定位的问题,设计了一种汽车油箱盖板三维定位方法。首先研究了利用双目视觉系统对轮廓边缘进行三维重建的误差来源进行分析。然后提出了一种油箱盖板边缘轮廓的立体匹配方法,通过对边缘点进行筛选减少立体匹配误差从而提高重建精度。最后对空间点进行平面拟合得出空间位置和抓取方向,并通过实验进行了验证和分析。（5）为了对汽车油箱旋盖投影到图像中的椭圆特征进行检测,对现有的弧段组合算法进行改进。对基于代数距离和几何距离的椭圆拟合方法进行研究,提出一种两步椭圆拟合方法,用于有效圆弧和有效圆弧组合的筛选,最终得出油箱旋盖的椭圆参数。最后,通过实验验证该方法的可行性。（6）针对汽车油箱旋盖的空间位姿估计问题,提出一种基于投影曲线参数的空间圆位姿估计方法。通过实验验证该算法的有效性和准确性,并与其它测量方法进行比较,结果得出本文空间圆位姿估计算法具有较好的稳定性和精度。