空间交会接近测量技术是空间交会对接中的关键技术,直接关系交会对接过程的成败。目前基于视觉的交会测量技术是研究的热点之一。本文重点研究了合作目标交会接近视觉测量方法、基于视觉的非合作目标的检测与跟踪算法,以及视觉测量系统的设计与实现。本文首先从实际应用的角度出发,系统的研究了基于合作目标的交会接近过程中的视觉测量问题。研究了基于阈值的图像分割,设计了一种逆序搜索的方法来确定合作光标,并实现了对大小光标的转换。利用对合作光标的先验知识对检测出来的光标中心进行有效性判断,将得到的结果用P3P算法和位姿求解算法进行计算,最终得出了目标航天器和跟踪航天器之间的六自由度位姿关系。接下来,研究了非合作目标的视觉检测与跟踪方法。针对非合作目标的具体光学特征,采用多种特征检测与滤波预测相结合的方法。首先将直线检测和角点检测结合起来得到初步的特征点并确定特征检测区域。然后在该区域内再进行SIFT特征检测,得到梯度模值最大的特征向量为非合作目标的一个特征表示。最后利用Kalman滤波预测特征点下一时刻出现位置,并利用SIFT特征向量进行匹配,即可得到非合作目标的跟踪结果。最后,在已有空间交会半物理仿真平台的基础上,设计并实现了合作目标视觉测量子系统和非合作目标视觉检测与跟踪子系统,并通过运行结果对系统的精性能进行了详细分析。实验结果显示,算法满足精度要求,具有较好的稳健性和实时性,同时系统具备良好的可扩展性。