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光电被动成像测距技术由于隐蔽性好，在成像过程中实现测距，与已有的系统兼顾性能优良，是各国光电研究机构重点研究方向之一。但当前的成像测距技术存在诸多不足，如测距精度稳定性差，远近距离下误差难以收敛，系统难以小型化，自动化程度低、一般只能应用于近距离或实验室场景，不能满足实际测距应用需求。 本论文的目的是针对未来全量程范围内的实际应用开展可视化光电被动测距技术研究，分别提出基于目标特征尺寸的可视化测距方法和折返式共光轴可视化测距方法并对二者进行实验验证与分析等。本文的主要研究成果如下: (1)参考传统外基线被动测距技术，本文将目标的特征尺寸参数引入测距模型中，构建出基于目标特征尺寸的可视化被动测距方法。首先建立可视化测距模型，定量分析了成像测距机理，从传感器成像的微观角度分析了测距技术的可行性。阐述了该方法的测距精度和误差产生原因及其规避方法，并在理论分析基础上得出该方法全量程误差精度可收敛于10％以内的结论。其次，根据测距模型与计算公式，提出可视化测距方法距离反演的目标特征尺寸、成像器视场角度和目标在成像器的成像大小等3个参数的获取方法。通过典型目标特征尺寸参数库，得到典型目标的参数;设计针对细节丰富目标的改进HOG+SVM算法，通过背景生长方式精确实现目标特征尺寸参数提取;设计基于MOG+KCF算法用于对目标轮廓的精确提取与跟踪，从而实现对运动目标的特征尺寸参数测量。通过镜头逻辑焦距的傅立叶函数拟合实现电动变焦情况下的实时测距。最后在误差校正方面，提出多维误差校正方法和统计学的误差校正，有效实现误差的快速收敛。 (2)在传统双日视觉测距基础上，将目标、成像器1、成像器2的夹角设置为0，且引入成像光程差，从而设计了折返式共光轴可视化被动测距方法。该方法无需双目测距技术中日标与成像器的共面配准要求，大大提高了技术适应性;通过折返式光路增加光程差，有效解决了双目视觉测距中受两相机间水平距离增加限制而影响远距离测距精度问题。本文首先建立折返式共光轴可视化测距方法的物理模型，定量分析了测距原理、误差产生机理和 误差影响因素。其次，设计了基于角点匹配的等效目标面积替换方法从而实现目标面积的高精度比对，简化了目标面积精确提取难度，也提高了面积提取精度，增强了抗干扰能力。最后进一步分析和解决了多目标实时测距和目标非视轴情况下的测距问题，并进行了多种方式的测距误差校正，提高测距精度。 (3)针对可视化光电被动测距方法，提出了系统的技术实现途径和技术路线，指导工程实践。针对基于目标特征尺寸的可视化被动测距方法，通过软硬件设计，研制可视化被动测距样机并进行实验验证。结果表明，测距距离可到公里级，全量程测距误差控制在10％以内，满足实际应用场景。针对折返式共光轴可视化被动测距方法，提出等效实验方法并从目标类型、测距距离、光程差大小等多方面对测距方法进行实验验证。实验结果表明，误差收敛性好，与理论相符合，精度同样能够控制在10％以内，且对目标姿态不敏感。最后，针对某项目的空间可视化被动测距应用，研制了轻小型化高速图像数据处理电路，优化热设计并进行了实验测试，从电子电路角度进一步验证了可视化测距方法轻小型化技术途径的可行性。