空间碎片的超高速撞击威胁着航天器在轨运行的安全,因此,对航天器撞击损伤进行检测研究十分重要。红外无损检测技术已经被广泛地运用于航空航天领域,本论文将对航天器损伤红外检测进行多目标进化优化方面的研究与应用。本论文的研究基础是通过地面撞击模拟实验模拟空间碎片对航天器的超高速撞击,从而对撞击后的航天器典型材料、典型Whipple防护结构等进行红外检测处理与分析,为航天器的撞击损伤研究提供可靠的地面研究。在此基础上,本论文的研究重点在于多目标优化理论在航天器损伤红外特征提取和特征提取红外图像的分割的应用上。主要的研究内容为:首先,在航天器损伤红外特征提取中,引入了多目标优化理论。通过考虑类别区域温度点瞬态热响应之间的多性能考量,构建航天器损伤红外检测的典型瞬态热响应选择的多目标优化问题。该方法解决了基于瞬态热响应的红外检测特征提取方法中典型瞬态热响应代表性不充分的问题,为特征提取提供更具代表性的区域典型瞬态热响应,充分地从红外图像序列中挖掘出损伤区域的信息。然后,基于分解思想,将构建的航天器损伤检测的典型瞬态热响应选择多目标优化问题分解为若干个子问题。提出了改进方法,运用对立学习思想,对多个子问题协同进化并进行典型瞬态热响应的求解。该方案提供了一种通用性更强的航天器损伤检测特征提取方法。最后,在特征提取红外图像的后续处理中,针对红外图像噪声干扰、损伤边缘模糊、损伤细节弱的问题,论文开展了特征提取红外图像分割方面的研究。同时进一步提出了双层多目标优化的撞击损伤红外图像分割模型,使算法尽可能地将航天器的损伤区域从材料背景区域分割剥离,解决了不断调试权重向量带来的效率低下的问题,并为将来进行损伤量化方面的研究打下基础。