惯性约束核聚变(ICF)是除了磁约束核聚变以外目前最有可能实现的一种可控核聚变方式。ICF实验由于其高效、可控等优点,受到各国关于能源获得研究方面的青睐与关注。由于ICF实验靶场内部结构复杂,运行过程中需要精确定位和防碰撞监测,目前国内主要防碰撞方法是人工观测,该方法存在精度和鲁棒性受到人为影响因素大,且耗用人工等问题。首先,为了实现靶场快速装配、精确定位及自动化碰撞检测,本文设计了一种基于CAD模型匹配的目标防碰撞检测方法,该方法可以实现实时目标模型匹配定位,通过将已知目标的CAD模型的二维投影线框与摄像机获取的图像中待测物的外形轮廓进行匹配从而获得目标的位置和姿态信息。其次,设计了基于点云最近点距离的碰撞检测整体方案,并利用PCL点云库以及第三方库的一些算法,实现了点云提取算法设计,并对算法进行了改进;同时结合CAD模型匹配所得的位置姿态信息设计了基于点云坐标变换的点云跟踪真实目标的软件程序。然后,通过对分治递归法经典一维和二维最近点对进行研究,并对其进行三维推广,同时对于三维推广的算法中的时间复杂度和空间复杂度较高的问题进行了改进;并将改进算法与碰撞检测问题相结合,提出了基于最近点对算法的碰撞检测方法,并完成了程序设计。最后,搭建了试验平台,并对实验系统的误差来源进行了分析,完成系统相机的标定实验,并且进行了枚举法和分治法、三维经典递归算法与改进算法的最近点对算法的时间效率对比试验并对实验结果进行了分析。同时进行了模型匹配实验和碰撞检测实验并对实践结果进行了分析。