卫星在太空的空间任务包括在轨服务,交会对接,空间目标监视等,而准确的定位目标卫星相对于执行卫星的位置、姿态则是完成这些任务的必要条件。本文以立体视觉测量系统为基础,在已有研究成果的基础上设计了一种非合作目标位姿测量方法。并针对实验过程中的具体问题对传统的测量方法进行了改良。本文主要通过如下几个方面完成了立体视觉的非合作目标位姿测量方法的设计。(1)系统地分析了课题的背景与研究意义,对双目立体视觉,多目标跟踪,双目视觉立体匹配与摄像机标定的国内外研究现状进行调研。确立了整体的研究思路。(2)在实验过程中遇到了摄像机在长景深条件下标定局部误差过大的问题。发现该问题的主要原因是小靶标对长景深标定所获得的标定结果只能是局部最优。为解决此问题首先阐述了摄像机模型、摄像机畸变模型和空间射影几何原理。以及对传统标定方法进行了概述,设计了一种基于多工位小标准靶的标定方法,该方法可以有效减低长景深标定的整体误差。(3)对不同情况的太空背景条件进行了分析,之后对实验中不同背景出现的不同处理结果进行了分析。首先针对拍摄背景较简洁,效果较好的情况下设计了一套图像预处理方法。之后针对有强光背景条件下设计了一种形态学滤波开运算与漫水填充配合的图像预处理方法。该方法可以有效解决目标在强光背景下传统方法完全无法识别的问题。(4)对待测目标可被识别的物理特征进行了分析,并确定了以卫星矩形本体直线与对接环椭圆为目标进行特征点识别。在对多种识别方法进行对比后,确定利用Hough变换的方法识别卫星本体矩形直线结构,利用canny边缘检测接椭圆拟合外接四边形的方法进行对接环椭圆的识别及圆心坐标的测量。通过基于全局最邻近滤波的方法对三维重建的特征点进行跟踪,该方法可以在图像缺帧的情况下完成对目标的跟踪以增加算法的准确度与鲁棒性。(5)进行了整体实验,程序部分由Open CV3.4.1计算机视觉库在VS2017开发环境下编写,实物实验首先拍摄了两组不同位置,不同姿态的非合作目标图像,通过预处理,特征识别,三维重建还原了特征点的现实坐标。为了验证实验结果的准确性,另外设计了一套合作目标三维重建方法,根据合作目标上靶标点与对应非合作目标卫星本体角点间的三维重建空间距离,与现实中测量距离进行对比验证了实验结果的准确性。在文章的最后对本次整体设计中取得的成果以及存在的问题进行了总结与展望。