本发明公开了一种基于同心圆合成图像匹配的双目视觉标定方法，根据同一平面内多个同心圆靶标的圆心图像坐标初值，分别计算左右摄像机的内外部参数初值；根据左右摄像机的内外部参数初值分别计算左右摄像机对每个靶标的合成图像，合成图像与拍摄得到的观测图像进行相似度匹配，得到优化目标函数；根据所述优化目标函数、距离约束条件以及极线约束条件，对双目视觉系统进行优化。本发明还公开了一种基于同心圆合成图像匹配的双目视觉标定系统，通过利用了靶标图像的整体信息来定位特征点，并以此构造目标函数来优化双目视觉系统参数，与已有的方法比较，提高了标定精度。