探测器在天体表面着陆可以获得大量天体表面的地表地貌信息、采集岩石样本,更直观的对天体进行近距离的科学研究。但由于深空探测目标距地球较远,在天体着陆的过程持续时间短,靠地面测控站与深空探测器进行远程通讯已经不能满足深空探测的任务要求。因此,如何利用图像信息获得更多的科学观测及导航信息是天体探测领域的关键技术之一。本文结合国家自然科学基金项目——“星际着陆自主特征点跟踪策略及误差分析”,深入研究了基于图像信息的探测器自主光学导航算法。论文的主要研究内容及创新点包括：1.介绍了基于图像信息的自主导航系统的研究意义、背景、国内外的发展现状;分析了各种自主导航方法的优缺点及适用场合；结合深空探测以及自主光学导航的任务流程,对光学导航原理进行简要分析。2.针对探测器在进入着陆阶段时所要完成的精确初始定位任务,采用SIFT算法提取天体表面的特征点,在图像数据库中进行匹配,解决了存在较大的旋转和缩放时的图像匹配问题。根据实拍图像与图像数据库中的匹配点,利用线性的2D/3D位姿估计方法进行位姿的估计。3.探测器在着陆段根据导航摄像机拍摄的图像信息进行导航,这就要求相邻两图像间要有足够的重合区域,从而可以提取足够多的帧间匹配特征点进行探测器的运动参数估计。针对上述问题,研究了相邻图像间具有足够重合区域的探测器运动约束条件。4.针对探测器着陆段的定位问题,研究了基于对极约束原理的帧间运动估计方法,利用基础矩阵确定探测器的相对位置和姿态,通过跟踪特征点位置确定求解基础矩阵,结合测距信息得到全部六自由度运动参数,并通过仿真验证了该方法有较高的精度。