随着中国探月工程“三步走”计划的完成,我国自主研制的探测器嫦娥三号和嫦娥四号已经对月球进行了一系列的巡视勘察任务,并取得了丰富的成果。在此期间,高精度三维地形重建数据在巡视器的导航定位和路径规划中发挥了重要作用。但是月球表面是一个凹凸不平、障碍分布不规则的非结构化环境,且月表环境纹理匮乏、地貌复杂,地形重建难度大。此外,由于巡视器探测项目对时效性的要求,所以对月面地形重建算法运行时间要求较高。基于此,本文针对嫦娥三号的月面地形重建方法展开研究,主要研究内容如下所示:（1）在基于巡视器导航相机进行月面三维重建的过程中,需要利用导航相机两个镜头的内部参数、畸变参数以及镜头之间的相对位姿参数对立体像对进行极线校正和点云恢复。由此,本文利用巡视器地面标定场内导航相机拍摄的立体像对,基于鲁棒性、准确度较高且操作简便的张正友相机标定法对嫦娥三号巡视器导航相机进行相机地面标定,得到准确的导航相机参数结果。标定出的结果作为已知参数用于后续月面地形重建的步骤中。（2）为了能准确快速地得到月面场景的视差图,本文提出了一种分区域快速立体匹配方法。首先,构建Delaunay三角网并将三角形的重心作为加密点,对三角网进行加密,通过基于邻域区间的二分法求解加密点的精确视差。然后,根据三角形顶点的视差互差将影像分为视差边缘和视差平滑两类区域。在视差边缘区域内,对每个像素进行视差空间传播和法向量优化,以获得区域内的最优视差。在视差平滑区域内,通过选取待匹配点固定范围内代价最小的网点视差作为视差结果。最终,将视差边缘和视差平滑区域的视差进行融合,得到整幅图像的视差最优值。利用本文方法与其他四类方法进行对比分析,得出本文立体匹配方法在nonocc和disc指标平均值方面都具有更高的匹配精度,特别是disc指标比第二名降低了1.24%,而且匹配耗时比PMS降低了78.9%,比SGF降低了29.95%,由此实现了快速的高精度匹配。（3）获得月面场景的视差图后,本文根据立体相机内外参数、双目立体视觉原理,由视差结果得到三维点云。由于立体匹配存在误匹配点,所以由视差图恢复出的三维点云中存在噪声,最终对模型结果产生影响。因此,本文利用双边滤波法对视差图恢复出的三维点云进行去噪,该方法能够在保证点云数据中几何特征信息的同时,对三维模型表面进行降噪,保证了月面模型的精度。（4）经过去噪步骤后,点云数据能准确的反映月面地形变化,为进一步得到月面场景的三维模型,需要对点云数据进行表面重建。泊松曲面重建算法的封闭性、水密性高,其在点云数据转化为三维模型的过程中,会将点云有漏洞和点云分布不均匀的地方进行自动修复。基于此,本文利用泊松曲面重建算法对点云数据构造月面地形网格,并进一步填充成实体面片,最终完成三维地形的重建,得到高精度月面地形重建结果。该论文有图40幅,表7个,参考文献63篇。