本发明公开了一种基于视觉的油箱内盖识别及位姿参数感知方法，包括如下过程：对待识别的油箱内盖初始图像进行预处理，预处理后进行边缘检测获得图像边缘特征；利用创建的圆形边缘模板以比例缩放的方式对边缘特征图像进行自适应的模板匹配，得到内盖疑似区域；对初始图像进行自适应直方图均衡；利用图切割算法针对直方图均衡后的图像以及获得的疑似区域进行目标分割，分离出内盖区域；基于形态学特征利用内盖区域的拟合轮廓区域与理想区域间的近似程度来反映内盖俯仰程度；基于内盖形状边缘特征及阴影灰度特征进行双层直线拟合，拟合出把手方向直线，得到内盖把手旋转角度。本发明能够在识别出内盖对象的基础上较高精度地获得内盖的位姿参数。