对诊断设备能精确地瞄准实验靶球以实现自动化控制是惯性约束核聚变(ICF)系统中公共诊断平台急需解决的问题之一。　　 根据ICF工程检测要求，构建了一套三维精确定位机器视觉系统。该系统主要由图像采集子系统和图像处理子系统组成。图像采集子系统能够获取目标定位范围内清晰的平板标定图像和目标靶丸图像。图像处理系统包括摄像机标定及目标靶丸精确定位两大模块。　　 图像处理系统主要实现了图像平滑、特征角点提取、边缘检测、摄像机标定、光斑中心提取等功能。针对系统高精度定位检测要求，在标定图像角点提取和光斑中心提取时均采用了亚像素检测算法；在摄像机标定算法中，对张正友平板标定法进行了改进，在一次迭代情况下，在标定反投影误差上与原标定算法相比精确度提高了26.57％；通过大量实验及理论分析给出了一套在高精度机器视觉定位系统中的图像、数据预处理及摄像机标定等步骤中的可行方案。　　 实验结果表明，被测目标在移动50-2650微米范围内，多次实验的系统误差(用均方根表示)为：X方向41.03微米；Y方向64.34微米；距离54.61微米，满足公共诊断平台在粗调之后，本系统用于细调的精确瞄准的设计需求。