目标运动视觉监测是目前国内外机器人领域的研究热点,在提高机器人运动精度,增强机器人智能性方面具有重要的科学意义和实用价值。目前一些成果大多针对目标点的直接监测,但考虑到一些特殊的场景,如雕刻机器人刀具雕刻时会产生火花或切屑,医学手术时刀头可能进入人体体内等,实际应用中会出现很多类似的目标点难以直接监测的状况。在这种情况下,本文在综合分析与比较了国内外关于目标运动视觉监测方法的基础上,提出在监测目标上加装标靶,并从获取的标靶视觉信息中间接分析刚体目标位姿及运动状态的新监测方法。首先,对双目视觉监测平台的机构特性进行了说明,根据平台的特性建立了适合本平台的数学模型;对摄像机的视觉模型和标定方法进行了描述。其次,针对并联雕刻机器人操作刀具的特点,设计了在刀具上方加装的圆台型标靶,并采用标靶图像X型角点的子像素级提取方法,建立标靶特征点的三维重建模型。再次,利用目标与加装的圆台型标靶的几何不变性及刚体位移的运动约束,研究了在采样时刻刚体运动目标当前位置和姿态的最小二乘估计方法。接着利用连续采样时刻的图像序列信息,建立了基于扩展卡尔曼滤波刚体运动估计模型。最后,编制了上述算法的Matlab程序,实验验证了本文提出的基于圆台型标靶视觉信息间接分析目标位姿和运动状态方法的可行性。