随着科技的发展和国家对太空安全的日益重视,越来越多的空间目标被送入太空,太空对于每个主权国家的安全意义也变得重大起来。本课题根据国家对空间目标的观测需求,对空间目标自主识别技术进行研究,有利于提高对空间目标的识别能力,为空间目标的检测、空间碎片的清理以及在轨维护服务提供技术支撑,为未来相关项目的实施奠定扎实的技术基础。本文研究了空间目标的主要特性,包括空间目标的辐射特性、几何特性、运动特性以及可观测性,同时也对空间背景特性进行了分析,对背景恒星与空间目标的运动特性差异进行了理论计算。根据目标与观测卫星之间距离的不同,提出了相应的定位方法。当对空间目标进行远距离观测时,根据目标与背景恒星之间运动特性的差异,提出基于Hough变换的点目标快速定位算法。若目标为废弃目标时,会表现为旋转目标,对目标进行长时间的观测时,它的成像灰度是有规律的变化的,所以根据目标灰度的变化周期可以推断出目标的旋转速度,采用向量夹角和向量相对熵相结合的方法来实现目标旋转周期的计算。当对目标进行近距离观测时,目标占据大部分视场,可以根据识别本体上的星箭对接环来对目标进行定位,星箭对接环在成像时一般为同心椭圆,所以提出基于边缘提取的Hough变换椭圆检测方法来实现对同心椭圆的快速检测,从而定位本体位置。本文在VS2015、Matlab等平台上对上述三种算法进行仿真验证,结果表明,三种算法都有效可行。为了验证算法的有效性,本文设计了一套高速数字图像处理平台。硬件平台主要使用CMOS+FPGA+DSP的结构,能够实现对数据的高速处理。CMOS主要是对目标进行成像;FPGA主要是对CMOS、DSP进行配置、对图像数据进行预处理和流向控制以及控制上电顺序;DSP主要是实现图像的分割算法、质心定位算法、图像配准算法和空间目标的提取算法。本文使用投影仿真的方法来提供探测器的数据来源,使用硬件平台对空间点目标识别算法进行了验证,试验结果表明,设计的硬件平台工作稳定,使用的算法可行,满足使用要求。