随着航天技术的发展,空间在政治、军事、经济等领域内的战略地位日益提高。获取空间信息的能力已成为现代军事斗争中的核心能力,能否夺取制天权和制信息权对赢得未来战争至关重要。空间目标观测是获取空间态势信息的主要手段之一,空间目标观测能力是未来空间优势的基础,是实现控制空间的重要基础能力。空间目标检测与跟踪作为其关键技术也受到了广泛关注和重视。本文以空间可见光观测系统为应用背景,研究空间面目标快速检测与跟踪的方法与实现技术,主要包括如下三个方面的研究:面目标图像分割、提取面目标拓展连通域和基于形心的面目标快速检测与跟踪。为了适应空间低信噪比的成像环境,本文选择了几种常用图像分割算法进行比较分析,选择使用自适应能力比较强的最小误差阈值分割算法;为了满足系统实时性要求,将最小误差阈值分割算法的设计实现进行软硬件划分,FPGA将16位原图动态灰度范围调整成8位图像,统计8位图像的灰度直方图,DSP优化阈值计算的各个环节。为了满足系统实时性要求,本文设计了一种快速提取空间面目标拓展连通域信息的方法,该方法用FPGA硬件电路加速实现。普通连通域信息主要是指连通域直线段和等价对信息,与普通连通域信息相比,拓展连通域信息在普通连通域基础上添加了连通域相关特征信息,主要是指检测与跟踪算法中将要用到的连通域相关的特征信息,如:连通域的面积、行和、列和等等。根据等价对信息,在DSP上用递归法快速实现连通域的合并。由于空间可见光观测系统资源受限,实时性要求很高,本文采用基于形心与轨迹关联的面目标快速检测方法,基于卡尔曼滤波的面目标稳定跟踪方法。联合利用多目标特征信息、多帧关联、过滤噪声和背景,以提高目标识别准确率。采用卡尔曼滤波修正目标跟踪位置,提高目标跟踪稳定性。