机器视觉作为一种重要的测量手段而被广泛应用于现场工业检测、安防、航空导航等领域中。但随着应用领域的不断扩展，也对视觉系统的小型化、大视场等诸多方面提出了更高的要求。昆虫复眼以其大视场、小型化、高灵敏度等优势而逐渐成为视觉测量领域的研究热点。本课题组根据昆虫复眼成像特性，研制了一种小型仿生复眼系统，并结合传统机器视觉理论和图像处理方法实现了对近景目标的三维信息探测。论文的主要工作如下：1、介绍了昆虫复眼成像特性，分析了国内外仿生复眼系统在三维探测领域的研究现状。2、介绍了本项目复眼系统的总体结构，详细阐述了其各项参数设计理论，并完成了整个复眼系统的加工和装配。3、研究了基于仿生复眼系统的标定理论，首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台，并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定，通过比较实验结果发现Tsai式标定方法精度更高，更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题，提出了一种新的图像畸变数学模型，有效的提高了边缘子眼的标定精度。4、研究了复眼三维测量算法。结合传统机器视觉理论，建立了多子眼三维探测模型，并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响，认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明，在距离复眼相机150mm-260mm范围内，该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右，在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。