本发明公开了一种基于对偶四元数相对定向的图像拼接方法。本发明方法包括：步骤A：提取相邻图像的特征点；步骤B：搜索相邻图像间的同名像点；步骤C：利用同名像点进行对偶四元数相对定向，求解相邻图像间的相对定向元素；步骤D：利用求解的相对定向元素计算相邻图像间的坐标变换关系；步骤E：利用相邻图像间的坐标变换关系相邻图像的重采样和拼接。本发明利用相对定向方法解算图像间变换关系，考虑到了成像时的几何关系，采用对偶四元数法对相对定向模型中的几何关系进行描述，由于对偶四元数可以同时考虑坐标系的旋转和平移，在求解相对定向元素时避免了复杂的三角函数运算，保证精度的同时减少了迭代次数，在解算速度和精度上都有所提升。