利用单相机估计目标的位姿参数在目标定位、场景监测与更新、目标识别、自动导航等领域有着广泛的应用。如何快速准确地估计出目标的位姿参数是一个亟待解决的热点问题。论文第二章总结和分析了已有基于单相机的目标位姿参数估计技术，目前该技术的主流是在人工指定目标点与成像点之间对应关系的前提下，即对应性已知，通过透视求解等方法估计位姿参数。近年来为了实现解算过程的全自动化，人们提出了假设检验、求解全局目标函数等策略同时解决对应性和位姿参数估计问题。到目前为止，还没有一种途径能很好地解决已有的位姿参数估计算法中显性或隐性存在的对应性问题。为此，论文第三章提出了一种新的方法。该方法通过建立一个包含位姿参数能量函数的策略回避了对应性问题，将位姿参数估计问题转换为能量最优化问题。论文首先建立目标的真实三维模型，然后用目标模型的模拟投影以及从影像中分割出来的目标区域之间的重合程度定义能量函数，最后采用模式移动法求解能量函数最优解。论文采用均值平移的图像分割方法解决了目标分割问题。本文提出的方法除了完全回避对应性问题之外，还具有以下优点：（1）它实现了位姿参数解算过程的全自动化；（2）它利用了尽可能多的对应点来解算位姿参数，比现有的方法具有更高的精度。最后，本文使用了多组仿真数据验证本文提出的位姿参数估计方法，仿真实验结果表明：本文提出的方法是正确和有效的。