本发明提供了一种基于单目视觉的大型舱段位姿偏差测量方法，包括：在移动端和固定端舱段的侧面粘贴测量点，对接端面的定位销及定位孔处放置带有端面测量点的工装；获取移动端及固定端的侧面及端面测量点在世界坐标系下的三维点坐标；分别将测量移动端及固定端所获得的两组点集的坐标系原点转换至舱段端面圆心，转换后的三维点坐标及标定矩阵保存至系统数据库中，三维点坐标与舱段编号具有一一对应关系；待对接舱段到达对接工位，获取移动端及固定端侧面图像，识别固定端、移动端的侧面测量点，结合侧面测量点的三维空间坐标，解算移动端与固定端之间的相对位姿偏差。本发明靶标布置位置灵活，坐标转换环节少，测量精度高，简单可靠。