在对航天器进行地面仿真的过程中,需要使用气浮台来提供微干扰力矩的动力学仿真实验环境。在这种航天器动力学闭环仿真实验中需要实时获取气浮台的位置和姿态信息,实现气浮台位置和姿态的闭环控制。基于这一研究背景,本课题采用计算机视觉相关的测量原理,对气浮台的位姿测量方法进行研究,提供一种非接触、低成本、高精度的气浮台位置与姿态测量方法。首先分析了国内外该领域的研究现状,研究了相机的建模与标定方法。分析了单目相机和双目相机的成像原理,建立了相机的针孔成像模型、镜头畸变模型、三角测距模型和立体校正模型,给出了相应的标定算法,并通过标定实验标定了模型中的未知参数。然后研究了目标特征的提取与匹配方法。对于合作目标,研究了基于二维高斯曲面拟合的亚像素质心定位方法和基于先验几何关系的标志点匹配算法;对于非合作目标,研究了基于SIFT特征描述符的特征点提取算法和基于随机抽样一致性原则的特征点匹配算法,并通过实验验证了目标提取与匹配方法的正确性。之后研究了针对合作目标的位姿测量方法。给出了将测量数据从二维图像坐标系转换到三维世界坐标系的方法;建立了基于合作目标的位姿测量模型,提出了基于迭代更新的合作目标位姿测量方法。针对合作目标位姿测量系统的精度标定问题,提出了一种位姿测量系统精度标定装置与方法,只需采集一次测试图像即可实现对系统位姿测量精度的标定。根据提出的位姿测量方法和精度标定方法设计并完成了合作目标的位置测量精度和姿态测量精度的验证实验,验证了算法的测量精度。最后研究了针对非合作目标的位姿测量方法。给出了从双目测量系统中将测量数据从二维图像坐标系转换到三维世界坐标系的方法。建立了基于非合作目标的位姿测量模型,给出了基于最小二乘拟合误差和SVD分解的非合作目标位姿测量方法。针对非合作目标位姿测量系统的精度标定问题,提出了一种基于Gazebo仿真环境的位姿测量精度标定方法。根据提出的位姿测量方法和精度标定方法完成了非合作目标的位置测量精度和姿态测量精度的验证实验,验证了算法的测量精度。