空间目标的三维姿态是航空以及军事领域的一个热点问题,姿态主要包含了被测目标的俯仰角、偏航角以及滚动角。目前针对这一领域的研究和应用备受关注,而采用双目立体视觉的测量方法具有非接触,精度高等优点,所以该测量系统在空间目标的姿态测量领域得到了十分广泛的应用。本文研究的基于图像处理的空间目标姿态测量,是单一背景下基于图像处理和双目立体视觉的运动目标的姿态测量,主要是通过双目立体视觉成像系统拍摄实验所需要的目标图像信息,利用摄像机标定技术得到的内外部参数和图像处理技术获取目标图像的特征信息,最后建立姿态测量算法的数学模型对目标各个时刻的角度进行计算。本文的主要工作分为以下几个部分:首先研究了摄像机标定技术。为了得到摄像机标定的内外部参数,研究了图像采集过程中所用的双目立体视觉系统、摄像机常用坐标系及其转换和摄像机的透视投影模型。考虑到本文的空间目标姿态测量问题,对计算结果的精确要求较为严格,我们主要研究了标定精度较高的Zhang平面模板标定法的原理和实现过程,完成了对双目立体视觉系统中两个摄像机的标定。其次研究了空间目标姿态测量图像的预处理。针对双目摄像机获取图像信息的特点和所要完成的目的要求,本文主要研究了图像平滑、阈值分割、边缘检测、边缘细化等常用的图像预处理手段的常用方法,通过实验对比,选择高斯滤波实现空间目标图像平滑、最大类间差法实现阈值分割、Canny算子实现边缘检测、模板法实现细化边缘,为后续被测目标姿态测量的计算做准备。再次,空间轴对称目标的姿态测量算法是本文的一个研究重点。本文的目标图像是空间轴对称的弹模型,我们首先利用Hough变换提取出轴对称目标图像的两条边缘直线,并以此为基础,采用中轴线法在中轴线提取的基础上完成了空中目标俯仰角、偏航角的计算。通过粘贴标记的螺旋线法在特征点提取的基础上,完成了空间目标滚动角的计算,大量的实验结果验证了上述方法的有效性。最后在算法研究的基础上,在Visual C++6.0平台下搭建了一个基于图像处理的空间目标姿态测量系统,对该测量系统软件仿真的界面操作说明,并对仿真实验的每个操作给出了相应的仿真结果,主要包括在线图像采集、摄像机内外参数标定、图像的预处理,特征信息的提取以及俯仰角、偏航角和滚动角的计算等功能模块。最后对空间目标姿态测量系统建立的数学模型进行误差分析,给出影响系统测量结果误差的原因,为今后进一步提高测量精度奠定基础。