在惯性约束核聚变(ICF)实验中,靶定位的精度直接影响打靶的成功率。因为靶的尺寸非常小,所以对这种微小靶的位置和姿态的定位精度都要求的非常严格,空间位置精度要小于几个微米,姿态角精度要到微弧度级。目前“神光Ⅱ”升级装置中的靶定位系统存在精度不高,效率低等问题,而且在对位姿检测算法的调试和开发过程中,必须依靠实验平台才能完成；同时在实际的位姿检测过程中存在着安装误差和机械误差等来源,对检测算法精度会产生一定的影响,并且消除误差也需要耗费大量的时间和资源,对于实验的顺利进行加大了难度。针对以上问题,本文提出建立ICF靶丸位姿检测仿真系统。本文基于实际ICF靶检测装置平台,以C++Builder6.0软件为工具,利用OpenGL建立了虚拟场景的框架,实现了靶、三个CCD和检测环境的仿真,并对控制界面进行了设计。系统采用模板匹配的方法实现了对三个CCD图像中靶的特征点的识别和提取,然后利用位姿检测算法计算出靶的位置和姿态,再通过位姿调整算法可将靶调整到目标位姿。同时为了更好的应用于实机系统,本文提出了先利用模板匹配对靶孔中心点进行粗定位,再实现亚像素级的精确定位的特征点提取方法。最后本文设计了靶的位姿检测和位姿调整实验,通过对实验数据的采集,分析并验证了利用模板匹配算法和姿态检测算法对靶定位和姿态调整的可行性和精确度,同时也证明了本仿真系统能够很好的实现所需检测功能。本系统对靶和靶的检测环境进行了高度仿真,具有良好的灵活性,可以对不同的靶检测,也可以用来实现对其他图像处理算法精度的检测,对靶的定位和检测研究具有一定的意义,但是在自动化软件设计方面还需进一步提高。