随着世界各国对空间技术研究的不断深入,非合作目标的位姿测量作为非合作目标空间捕获的关键技术,受到了广泛的关注和研究,本课题以此为背景提出了一种针对非合作目标的空间圆面的检测方法和静态位姿测量算法,开展了一系列实验研究。主要内容如下:通过对国内外空间捕获研究现状的调研,明确了非合作目标位姿测量算法的重要意义;对现有的椭圆检测算法进行归纳总结,确定本文采用的椭圆检测算法。同时,由于非合作目标测量算法中涉及到双目视觉测量系统,本文介绍了双目视觉的基础理论,重点介绍了张正友相机标定方法,并利用成熟的MATLAB标定工具箱对本实验采用的视觉系统进行标定。由于非合作目标位姿测量算法的需要,研究了现有RED算法的基本原理,分析其存在的两个缺陷——无效采样和对参数的过度依赖,提出改进的一种RED算法用于非合作目标空间圆的检测。该方法通过Canny算子检测边缘,并对边缘进行Freeman链码形式的提取分类,然后利用原RED算法进行非合作目标的空间圆检测,再引入椭圆的迭代拟合过程确定最终的椭圆参数。仿真结果验证了改进算法克服了传统的RED算法的两个缺陷,提高了处理速度、检测精度和成功率。针对非合作目标的圆面几何特性,提出了一种利用双目视觉测量系统进行非合作目标位姿测量的算法。该方法的流程是,首先,通过双目视觉系统采集非合作目标的图像,对左、右两幅图像预处理去除噪声,然后利用改进RED算法检测出目标的圆面轮廓,求得新相机坐标系中的圆心坐标和圆面法向量。再将其转换到统一的右相机坐标系进行匹配,从而得出非合作目标的位姿信息,还可以测得未知的圆面半径。实验结果验证了该方法对静态非合作圆面目标的有效性。