伴随着航天技术的迅猛发展以及人类对太空探索的逐步深入，对航天器在轨维护，卫星捕获等近场操作的需求越来越迫切。近场操作的前提是两个空间飞行器的逼近停靠，为实现逼近停靠，必须能够实时测量出两个空间飞行器间的相对位置和姿态，而视觉测量是逼近停靠过程中近距离位姿测量的首选方法。根据目标飞行器上是否装有特殊设计的合作标志器，空间视觉测量可分为合作目标视觉测量（装有合作标志器）和非合作目标视觉测量（没有合作标志器）两种。空间合作目标视觉位姿测量技术相对成熟，已完成了多次在轨演示验证，但由于必须加装合作标志器，其应用范围受到一定限制。在无法加装合作标志器的场合，只能使用非合作目标视觉位姿测量技术，目前该项技术尚在发展中难以满足实际空间应用需求。因此开展空间非合作目标视觉位姿测量关键技术研究，具有重要的理论价值和实际意义。　　本文以空间飞行器逼近停靠为应用背景，选择星箭对接环和太阳能帆板两种典型部件，分别从基于典型部件的位姿解算技术、典型部件的识别与特征提取技术，空间飞行器逼近停靠视觉测量系统实现与验证三方面展开研究，为工程应用提供技术支持。取得的主要研究成果包括:　　1.在基于典型部件的位姿解算方法方面，面向圆形的星箭对接环和矩形的太阳能帆板，分别进行了基于圆特征和直线特征的位姿解算方法研究。对于星箭对接环，根据工程需求，在姿态角已知的条件下，提出了基于精确相机模型的相对位置直接解算方法和对相机模型误差不敏感的插值位置求解方法，实现了基于圆和圆外一点的相对位姿求解方法。对于矩形太阳能帆板，实现了基于门型三线的相对位姿求解方法。对上述算法分别进行了仿真实验。　　2.对于图像中能够检测到较多可以用于视觉位姿计算的特征量的情况，提出了多特征组合位姿优化求解技术。针对不同种类的特征，设计量纲统一的目标函数，并选取粒子群算法进行优化求解，使用圆和圆外一点进行初始位姿计算，比较了LM算法和粒子群算法的优化结果，实验结果表明，粒子群算法能够取得比较显著的优化效果。　　3.针对典型部件的识别与特征提取，结合实际工程需求选择了合适的点、线、椭圆提取算法。点特征提取进行的是亮斑检测，主要采用区域生长和椭圆检测提取长短轴比与面积值均满足一定阈值条件的亮斑。线特征检测，主要采用LSD算法，并在检测结果基础上进行了目标提取处理。椭圆检测采用的是基于最小二乘法的迭代拟合法。将各种算法分别进行工程化，利用工程图像以及实验图像进行测试，均能取得比较理想的结果。　　4.面向实际工程应用，研究了不具备精确标定条件下的摄像机标定技术，比较了三种可能的标定方法:直接标定法，已知fu，fv进行标定以及已知fu，fv和R矩阵进行标定，找到了适合实际工程应用的标定方法。　　5.为完成空间飞行器逼近停靠视觉测量技术的验证，编写了视觉位姿测量软件并搭建了地面演示实验系统。视觉测量软件实现了典型部件的识别与位姿解算功能，利用地面演示实验系统以及实际工程图像对软件进行测试，实验结果表明软件能够实现较高精度的位姿解算功能。本文提出的方法，已经成功应用到实际工程项目中，达到了项目技术指标要求。