基于光电探测视频图像的空间运动目标检测跟踪及定位技术是实现空间站捕获悬停航天飞行器或辅助对接等的关键技术。融合多源信息的空间机械臂目标检测定位及路径规划重点研究了基于彩色相机二维图像信息处理的运动目标检测和跟踪、基于深度相机三维立体信息处理的运动目标位姿测量、基于检测跟踪和位姿测量的机械臂路径规划。针对不同的空间环境背景,本文提出了一种基于信息熵、边缘和颜色空间的图像背景判别指标,实现陆地、海洋、星空三种背景模式的转换。针对陆地复杂背景,提出基于随机点的特征点提取和前向-后向光流目标检测算法。针对海洋、星空平滑背景,提出基于“安全域”搜索策略和背景复杂度及边缘特征的目标检测算法。对于检测到的目标,进行持续跟踪。当空间站处于定距平稳跟踪观察状态时,提出基于分块均值感知哈希的目标跟踪算法,有效解决整体光照和局部光照变化等问题。当空间站接近目标至可捕获状态的过程中,提出基于融合匹配和光流的形变目标跟踪算法,有效解决目标尺度和旋转角度变化的问题。对于被跟踪到的目标,提出基于非线性尺度空间的配准方法实现其相对于机械臂基座坐标系的三维位姿测量。首先通过眼眼标定,实现彩色空间坐标系到深度空间坐标系的转换;其次通过手眼标定,实现深度空间坐标系到机械臂末端坐标系的转换;然后据此确定目标在机械臂基座坐标系的三维位姿。该位姿即为机械臂末端需到达的位姿,利用运动学逆解确定机械臂伸展时各关节的旋转量,完成机械臂路径规划。