Lo stereo binoculare è il processo di ottica inversa consistente nell'ottenere informazione di profondità da una coppia di immagini, provenienti da due telecamere che inquadrano una scena da differenti posizioni. Possiamo individuare due sottoproblemi: calcolo delle corrispondenze e ricostruzione.
Il primo consiste nell'accoppiamento tra punti nelle due immagini che sono proiezione dello stesso punto della scena. Chiameremo tali punti coniugati. Il calcolo dell'accoppiamento è possibile sfruttando il fatto che le due immagini differiscono solo lievemente, sicchè un particolare della scena appare simile nelle due immagini (Sez. 6). Basandosi solo su questo vincolo, però, sono possibili molti falsi accoppiamenti. Vedremo che sarà necessario introdurre altri vincoli che rendano il calcolo delle corrispondenze trattabile. Il più importante di questi è il vincolo epipolare (Sez. 5), il quale afferma che il corrispondente di un punto in una immagine può trovarsi solo su una retta (retta epipolare) nell'altra immagine. Grazie a questo la ricerca delle corrispondenze diventa unidimensionale, invece che bidimensionale. Noti gli accoppiamenti tra i punti delle due immagini e nota la posizione reciproca delle telecamere ed i parametri interni del sensore è possibile ricostruire la posizione nella scena dei punti che sono proiettati sulle due immagini (Sez. 3). Questo è il problema della ricostruzione, che in realtà si riconduce al problema della calibrazione (Sez. 4), ovvero del calcolo dei parametri interni ( intrinseci) e della posizione reciproca (parametri estrinseci) delle telecamere. Nella prossima sezione richiameremo il modello pinhole della telecamera, e nelle successive affronteremo i problemi che abbiamo appena introdotto.