空间交会对接技术是执行载人航天任务的关键技术，而由于基于视觉的测量系统具有构造简单、性能稳定、抗干扰性好等优点，因而近距离目标视觉测量技术一直是其中研究的热点，其主要目标是研究性能稳定、测量精度和速度都满足实际系统需求的视觉测量算法。该测量方法通过对摄像机采集的图像进行图像预处理、特征检测和提取、位姿解算来实现。本论文研究的目标视觉测量算法是以近距离交会对接为研究背景，实现在半物理气浮仿真平台上的目标视觉位姿测量任务。本文在总结了目标测量技术领域的发展现状和研究进展的基础上，设计了基于合作和非合作目标的单目视觉位姿测量算法。在目标特征检测阶段，为了提高特征提取的速度，采用了基于比较的特征检测算法，并研究了基于随机树的特征检测算子，它能将特征提取的所用的时间转移至的训练阶段，能有效的提高其在线运行的速度，本文还对该算法作了相应的改进，使该算法运行更有效率；在目标位姿测量阶段，设计了基于PnP的视觉测量算法，并针对合作目标设计了基于P3P的位姿测量算法，由于P3P问题有多个解，往往需要在实际应用中通过第四个特征点来验证所得的解，因此针对实际应用讨论了P3P问题唯一解问题，相比于复杂且不直观的代数条件，通过在几何上的对问题的定义和控制点的布置得到了唯一解应满足的几何条件。通过仿真分析和实验验证证明了算法的有效性，满足了系统的设计要求；针对非合作目标，在假设目标模型已知的情况下，采用了基于改进的非迭代PnP算法的方法，借助虚拟控制点可以将计算复杂度变为O(n)，相比于迭代型的PnP算法具有计算速度快的优点，在精度方面也能满足实际应用的要求，同时对非迭代PnP算法的改进使其对于噪声的影响有了更好的鲁棒性，利用目标检测阶段的提取的特征对位姿进行解算，仿真实验分析得到的结果证明算法的速度和精度基本满足要求，为下一步的实验验证提供有效的参考。