基于"软件定义卫星"的思想,设计并实现了一套利用天基观测序列对非合作目标进行三维重建的软件系统。考虑卫星与地面用户的交互性,该软件系统由2部分组成:星上云节点软件以及地面用户软件。在该软件系统中,普通用户可以通过地面用户软件,实时观测太空中非合作目标的三维结构,加强对太空的了解;对科研人员而言,对非合作目标的三维重建是对非合作目标进行抓取、捕获、提供在轨服务等进一步研究的基础。为了满足对非合作目标定轨、定姿的进一步需求,软件系统提供了三维重建中生成的匹配特征点的位置信息以及非合作目标与摄像机本体之间的向量信息。针对利用运动恢复结构(SFM)恢复三维结构存在的点云稀疏、可视化效果差的问题,采用SFM稀疏重建获得点云的基础上,进行泊松表面分布重建,获得致密、均匀的网格表面。由于缺乏空间非合作目标成像数据,采用地面仿真数据进行实验,结果表明,使用该方法可以完成对非合作目标的三维重建,重建效果好,并且三维重建中获得的匹配特征点数据可以对非合作目标的定姿、定轨提供数据支持。