本发明涉及一种基于小靶标模糊图像的摄像机在线标定方法，包括：将高精度小的圆发光点靶标尽量靠近镜头，保证靶标获得较大图像比例与摆放角度；调整摄像机光圈与曝光时间，得到可辨识的靶标图像；建立靶标特征点定位不确定度数学模型，求解每个特征点的定位不确定度；以靶标特征点定位及参数的不确定度为约束，通过非线性优化方法求解摄像机内外参数高精度解；该方法不需要考虑摄像机聚焦空间和靶标尺寸，仅需很小的高精度靶标在贴近镜头的位置摆放就可以在大的图像模糊及噪声条件下实现摄像机超高精度标定。本发明适合在大视场、浅景深摄像机甚至是正在使用摄像机的在线标定，具有很大灵活性和适应性。