地基望远镜由于具有成本低、能耗小、灵敏度高、探测距离远的特点,成为空间目标广域监视系统中关键的组成部分。然而,地基望远镜对于空间目标探测依然存在很多问题。首先,哈特曼波前传感器在强光背景下容易受到背景干扰使探测图像模糊,导致探测精度下降或信号丢失。在实际应用中,部分空间目标受到地球遮挡,只在临近黎明和傍晚可以被观测到,部分空间目标只白天的固定地区上方和固定地方时出现,因此实际观测中对强背景条件下出现的空间目标有观测需求。其次,地基望远镜也会受到散射光以及自身复杂渐晕的影响使得图像具有非均匀性,导致了图像质量下降。最后,由于地基望远镜成像图像中通常出现密集的恒星背景和噪声,图像中密集的恒星背景和噪声产生的虚警点给目标检测算法带来巨大的数据量的问题。因此地基望远镜在强背景下能够清晰稳定的高质量成像,并最后快速准确地检测出空间目标,对于空间目标探测和感知具有重要意义。本文对空间监测图像处理各环节进行了深入分析和研究,重点研究其在实际工程应用领域的问题。本文主要研究内容如下:1.研究了强背景下哈特曼传感器中背景抑制问题。提出了一种哈特曼传感器背景抑制算法,其通过分析图像哈特曼传感器中的信号的特征并结合信号合成模型,基于EM算法对光斑信号进行提取,其能够直接将总信号解耦直接分离出光斑有效信号。利用仿真和实验分析了算法在自适应光学调节中的性能,仿真和实验结果表明,该方法能够快速、准确地解决了哈特曼波前传感器在强背景条件下信噪比低和精度下降的问题。2.研究了地基望远镜在成像过程中产生的非均匀性的问题。提出了一种图像非均匀性校正方法,该方法通过分析非均匀性的来源和对图像的影响,并结合非均匀图像的特征,无需知道光学系统参数和非均匀的模型即可对图像进行校正,在对任意复杂渐晕和散射光耦合情况下的图像能够实现非均匀性校正。仿真与实验结果表明,该方法能够快速、有效的抑制图像的非均匀性。3、研究了密集恒星背景下的地基望远镜的空间目标检测方法。分别提出了地基望远镜在恒星模式和凝视模式两种模式下的多帧目标检测方法。针对这两种工作模式下背景恒星和空间目标的空间运动特征,对于多帧目标检测由去背景到降噪,再到单帧检测,最后多帧检测的流程,分别设计其不同的计算方案。使得地基望远镜可以在两种模式下,有效的检测出密集恒星背景中的空间目标。通过仿真与实验验证了该方法能有效性,并能够满足实际工程的需求。