随着人类对空间的探索和开发,空间成为日益重要的资源。一方面,空间为人类的科学研究、国防建设和信息交流提供了新平台;另一方面,随着人类航天活动的增多,大量空间碎片的存在严重危害了航天器的安全。所以,对空间碎片进行监测,进而掌握空间碎片的轨道和尺寸信息,对保证航天器运行的安全显得尤为重要。空间目标检测是从复杂的星空背景中检测出所需的目标,获取目标的轨道和亮度信息。本文针对空间目标检测技术开展了研究。本文采用地基光电望远镜对空间碎片进行探测,存在着以下问题:一是地基望远镜容易受到天光条件和云层背景的干扰,造成拍摄的图像背景起伏;二是CCD的不均匀会导致图像的不均匀;三是由于大气层的存在,望远镜观测的天体受大气色散影响会产生弥散;四是视场中密集恒星背景的存在,影响目标提取的效率和准确性;五是空间目标信噪比低,容易被噪声淹没。这为空间目标的提取带来了巨大的挑战。因此,如何从复杂的背景图像中快速、准确地提取出暗弱空间目标是本论文工作的重点。本论文从望远镜的工作模式入手,通过对星图中空间目标和恒星的成像特性分析,再结合望远镜参数,完成了空间目标的预处理技术、多目标快速提取技术、极低信噪比目标提取技术和目标质心提取技术的工作,具体如下:1.分析了望远镜在不同的观测模式下,背景恒星和碎片的运动特性和形态特性。总结了空间碎片提取的工作难点。2.分析了图像杂波产生的原因,讨论了传统背景抑制技术的局限,提出了基于局部处理的背景抑制算法。该方法可以有效地去除天光条件、云层背景和CCD响应不同所造成的背景不均匀性,且图像中的暗弱目标和划线目标得以完整保留,并在实验中取得了良好的抑制效果。3.分析了大气色散的成因和影响,讨论了大气色散的校正方法,在此基础上提出了基于图像反卷积的大气色散修正算法,可以消除大气色散的影响,同时降低光学系统的制造难度。4.提出了密集恒星背景下多目标快速检测技术,采用基于恒星配准的多帧掩膜算法滤除恒星背景,结合目标运动特性进行多帧航迹关联快速提取目标,通过仿真和实验验证了算法的有效性。5.提出了基于形态学膨胀的暗弱目标提取算法,该方法可以有效抑制目标帧间晃动,改进目标的检测效果。6.讨论了传统空间目标质心提取算法的适应性和局限性,提出了适用于遮挡目标质心估计的多帧直线拟合法和适用于粘连目标质心提取的轮廓椭圆拟合法,通过实验验证了算法的有效性。