本发明涉及一种基于双目立体匹配的空间非合作目标位姿估计与三维重建方法及其系统，所述方法包括以下步骤：S1、采集获取空间非合作目标双目图像、并进行校正；S2、基于双目立体匹配深度神经网络模型的无监督深度学习，利用空间非合作目标双目图像计算得到空间非合作目标视差图；S3、计算空间非合作目标点云数据；S4、计算得到空间非合作目标待配准点云，并初始化空间非合作目标参考点云；S5、利用ICP算法进行配准，解算出旋转角和平移量；S6、将当前双目图像中新的点云数据加入到参考点云，作为后续配准时新的参考点云；S7、在计算位姿的同时加入新的点云数据，完成三维重建。有益效果是准确进行空间非合作目标位姿估计与三维重建。