随着人类探索外层空间活动次数的不断增加,在此过程中所遗留在外层空间的碎片对在轨航天器构成了很大威胁。观测并捕获碎片,为航天器提供准确的信息,使其有效避让空间碎片是切实可行的方法。在各种观测手段中,基于微小型快速机动平台,采用可见光波段和红外波段相结合的观测方法具有成本低,机动性强,观测全天侯的优点。然而,这一方法也存在着观测距离过短等技术瓶颈,本文针对这一技术瓶颈展开研究。　　 本文从分析空间碎片的运动特性和辐射特性开始,根据当前可见光波段和红外波段碎片探测的现有技术,计算出了其各自的作用距离。经计算,红外波段的作用距离明显短于可见光波段,提高红外波段的作用距离以满足不同探测跟踪阶段的需求,具有实际意义。在分析了各种提升红外作用距离方法后,结合微小型快速机动平台的特点,提出了使用可见光波段配准红外图像并进行序列图像检测的方案,并以检测算法为重点,研究了其中的关键技术,内容如下:　　 运动点目标序列图像目标检测性能分析。在点目标探测系统中,需要在虚警率容忍限度内,尽可能提高目标的探测概率。在单帧图像信噪比无法提升的情况下,常常采用多帧序列图像检测。然而,对于随机运动的点目标,采用多帧序列图像检测在什么样的情况下能提高探测概率目前还没有完整的结论。本文从建立点目标及噪声模型出发,用理论估算和仿真实验的方法对这一问题做了分析并得出结论。这些结论对目标探测系统的设计具有指导意义。　　 点模式精准实时匹配算法。该算法在文中主要用于星敏测量,主要思想是跟踪图像中有明显特征的点,并根据其偏移量,来测算整个成像系统的俯仰,偏航,滚动量。相比普通的星敏算法,该算法具有资源占用少,实时性强等特点。该算法不仪可以用来进行星敏测量,而且具有一般意义。　　 恒星斑点目标图像分割算法。根据恒星弥散斑的特点,设计了梯度滤波算法。该算法从滤波到目标恒星的坐标提取一次完成,有效的避免了要经过区域连通多次扫描的做法,因此提高了算法的执行速度。　　 最后,搭建了一套实验系统。并对设计的算法进行测试,虽然测试的结果与预期有较大的误差,但在仔细分析了误差来源后,能够得出与预期目标相一致的结果。