基于分光棱镜的光电成像跟踪系统，主要包括望远镜、组合光路缩束系统、分光棱镜、两个CCD面阵探测器、数据处理机等主要组成部分，组合光路缩束系统共用一个入瞳匹配透镜并使入射光束分别通过两个独立的出瞳匹配透镜分成两束光缩束后输出，其特点在于在入瞳透匹配透镜和两个出瞳匹配透镜之间、缩束焦点之前设置一个具有一定视场偏转角的分光棱镜，使目标背景混合信号和纯背景信号分别在两个光电探测器上成像，由数据处理机分别对两个CCD探测器上探测到的图像信号进行处理就可以得到消除了背景的目标信号，根据探测到的目标信号利用质心算法得到被跟踪(捕获)目标的具体方位信息。本发明使目前的光电成像跟踪系统具备在白天强背景下对弱目标信号进行目标探测、跟踪的能力，大幅提高跟踪系统的工作效率。