Estimar con precisión la pose de las naves espaciales es indispensable para las aplicaciones espaciales. Sin embargo, tales objetivos son generalmente no cooperativos, es decir, no tienen marcadores montados en ellos y no incluyen partes para su operación. Por lo tanto, la detección y medición de un objetivo no cooperativo es muy desafiante. Los sensores de estereovisión son soluciones importantes en el campo cercano. En este artículo, se propone un método de reconocimiento de características naturales rectangulares y medición de pose para naves espaciales no cooperativas. Se seleccionaron los paneles solares de las naves espaciales como objetos de detección, y sus características de imagen se capturaron a través de visión estereoscópica. Estas características rectangulares se reconstruyeron en un espacio cartesiano 3D mediante el ajuste de paralelogramos en los planos de imagen de dos cámaras. Se detectaron los vértices de las características rectangulares y se utilizaron para resolver la pose de un objetivo no cooperativo. Se construyó un sistema experimental para validar la efectividad del algoritmo. Los resultados experimentales muestran que el error promedio de medición de posición del algoritmo es de aproximadamente 10 mm y el error promedio de medición de actitud es inferior a 1 grado. Los resultados también muestran que el método propuesto logra alta precisión y eficiencia.