随着国防军事和公共安全需求的提高,对地面目标定位的性能要求也越来越高,机载光电设备是实现地面目标精确定位的有效手段,目标定位的性能决定了目标精确监测与打击任务的成败。传统机载光电设备目标定位方法误差来源多且易受到环境干扰,基于图像的目标定位技术不易受到信号干扰且定位精度高,是当前研究的主流。本文以机载光电设备为研究对象,分别从目标定位总体方案、同源大视角图像匹配、异源大视角图像匹配及特征图像匹配目标定位几个方面,对基于特征图像匹配的目标定位关键技术进行了分析与研究。论文首先分析了传统机载光电设备目标定位方法的优劣,研究了基于特征图像匹配的目标定位总体方案,设计了论文的理论架构。同时,对特征图像匹配基础理论进行了分析,着重分析了经典边缘特征提取、点特征提取和描述方法的性能,为后续同源大视角和异源大视角图像匹配算法的研究奠定基础。为了解决图像间存在较大角度差异时难以匹配的问题,同时为了提高算法的运算速度和可靠性,论文提出了PORB大视角图像匹配算法,采用ORB快速匹配算法作为基础算法,通过穷举采样的方式对图像进行视角模拟,消除图像变形,实现了对大视角差异图像的匹配。针对PORB算法穷举采样的缺点,提出了基于单应性矩阵的快速PORB大视角图像匹配算法,通过设置预判断,减少了循环模拟的次数,提高了算法的速度与可靠性。为了解决红外与可见光图像灰度差异大、匹配性能差的问题,论文提出了一种基于自适应Canny边缘特征的改进ORB异源图像匹配算法,通过在边缘图像中进行点特征匹配,实现了红外与可见光图像的匹配。该方法难以适应于拍摄角度差异较大的情况,因此,进一步提出了基于自适应Canny边缘特征的PORB异源大视角图像匹配算法,借鉴快速PORB算法的思想,通过视角模拟和预判断设置,实现了红外与可见光异源大视角图像匹配。最后,为了实现机载光电设备的目标定位,论文给出了基于特征图像匹配的目标定位方法,通过图像匹配的结果,获得两幅图像间目标点位置的对应关系,从而实现目标高精度定位。同时,利用实验室现有条件,设计并实现了一套可视化仿真验证平台。该可视化仿真验证平台集飞行模拟、图像仿真、图像匹配和目标定位于一体,直观体现了论文研究的目标定位方法的优势性能。