虽然光学设备图像记录了目标的轨迹及姿态信息，但原来受技术水平的限制，通常是将目标作为质点处理，难以从光测图像中获得目标三维姿态参数，如俯仰角、偏航角、滚动角、漂移量。随着计算机和图像处理技术的进步，充分挖掘光学图像信息，用光测图像测量目标三维姿态已经成为可能。本文讨论将光测图像采集到计算机中的方法，对采集的图像进行数字化处理，建立目标特征点，根据特征点位置的变化可以确定目标的三维参数。首先去除图像噪声，增强图像。然后利用图像的统计分类的方法，将目标与背景分离，提取图像中目标轴线，由此得到指向目标的方向面，再采用交会的方法提取目标空间中轴线，计算目标俯仰角和偏航角。研究中评估了交会法姿态测量的精度。讨论在目标表面喷绘螺旋线标记，以数字图像处理求解出目标滚动角的一种方法。实验了在数字化后的高速摄影图像中，将目标标志环与背景分离、提取，从而实现漂移量的自动获取。文中还研究了姿态提取的数据量、实时性，认为实时性也是可以实现的。该方法利用现有光测设备，对图像进行全数字化处理，提高了设备使用效能和测量精度，因此在光学设备的发展及数据处理中的应用前景广阔。