一种基于法向流场估算相机自运动参数的直接方法，建立在几何模型的基础上，能估算出相机自运动的参数。该方法包括六大步骤，步骤一：计算输入连续帧图像的法向流场；步骤二：投票得到可能的FOE点，选出其对应的纯旋转量并初步剔除FOE干扰项；步骤三：使用RANSAC算法估算出旋转参数ω，检验估算结果的可靠性并进一步剔除FOE干扰项；步骤四：利用旋转参数选取纯平移量，并根据半平面约束再次剔除FOE干扰项；步骤五：回溯验证估计的可靠性；步骤六：K均值聚类算法找出运动估计的最优解。本发明克服了现有自运动参数估计方法中的孔径问题，以及需要成像场景满足一些约束等缺点，估算得到的相机自运动参数可靠性好，可适用于所有单目系统，具有广阔的应用背景。