針對無人機圖像幀序列具有平臺高速運動，視角旋轉強烈，需要實時處理等特點，提出一種基于雙級旋轉不變特征空間檢測（粗匹配-精細匹配）與并行特征提取跟蹤的無人機對地目標圖像幀序列自動快速目標檢測與跟蹤算法。采用圖像子塊的平均灰度值、灰度值方差、灰度值梯度構建特征空間。通過構造圖像特征空間的方法來快速篩選待匹配圖像的可疑區(qū)域，刪除大量的背景區(qū)域，檢測算法使用全局初步匹配加局部精細匹配的方法來規(guī)避算法復雜度的缺陷。理論及實驗分析表明：該算法實時性強，對圖像的旋轉畸變具有抵消作用，對異常情況可以恰當處理，且全局初步匹配流程具有可移植性，可以在其他圖像匹配跟蹤算法中充當預處理器。實驗結果表明：該算法在無人機對地的情況下可以保證對地面目標的穩(wěn)定跟蹤，配套檢測算法具有較好的實時性，滿足無人機圖像目標檢測跟蹤實時處理的需要。
