随着人们对空间探索活动的日益增多,故障航天器在轨服务等空间活动已成为航天技术发展需要面对和解决的重要课题,而空间目标位姿测量技术是解决这些问题的关键因素,因此,对空间目标近距离位姿测量的研究就显得尤为重要。本文以空间目标为研究对象,通过查阅国内外对于非合作目标的在轨服务以及空间目标视觉测量技术的研究现状,并对现阶段存在的位姿解算方法进行对比分析之后,提出了一种基于双目视觉的空间目标位姿解算方法。该方法首先应用双目视觉系统测量原理对空间目标进行三维点云重构,其中涉及了基于极几何理论的图像校正与基于图像灰度的互相关归一化(NCC)立体匹配算法,然后应用基于经典迭代最近点(ICP)算法的点云配准方法对空间目标进行位姿解算。论文首先引入相机成像模型和像差校正模型,基于平面靶标相机标定法,通过使用Halcon标定工具箱对本课题所使用的双目系统进行标定,获得双目系统的内外参数。在三维点云重构方面,首先采用基于极几何理论的双目立体视觉图像校正方法对测量系统获取的空间目标图像进行校正,然后应用基于图像灰度的NCC立体匹配算法对校正之后的图像进行对应点匹配获得点云图像,再结合视差理论计算点云对应的空间三维坐标,得到目标的三维点云模型。在点云配准方面,采用了经典的点云配准两步法,即初始粗略配准和精确配准两步法。首先对由三维重构获得的目标点云和已知的参考点云利用主元分析法(PCA)进行初始粗略配准,使两点云大致重合;然后对初始配准之后的两点云应用改进的ICP算法进行精确配准得到空间目标体的位姿。为了验证空间目标位姿解算方法,利用3dsMax渲染设计软件模拟双目系统,获得用于三维点云重构的仿真图像,应用MVTec公司Halcon软件实现了空间目标的三维点云模型重构以及位姿解算,通过大量仿真实验,验证了算法设计的有效性和鲁棒性,在近距离观测阶段可获得较高精度的目标位姿解算结果。