本发明公开了一种基于动态多目标预测的空间碎片撞击损伤判读方法，包括：将采集的航天器撞击损伤试件的红外热图像序列用三维矩阵表示；从三维矩阵选取上升率最小的瞬态热响应对应的像素点；基于最小上升率瞬态热响应确定分块大小尺寸；进行分块并确定块内搜索步长；分块分步长选取瞬态热响应；采用无监督聚类算法对选取的瞬态热响应进行分类；基于改进的CLIQUE聚类算法实现动态预测并进行多目标优化，选取每类瞬态热响应的代表，构成矩阵；基于斯皮尔曼相关系数进行实际缺陷类别数判别，并得到二维图像；利用区域卷积神经网络R‑CNN对二维图像进行特征提取，得到航天器撞击损伤试件的缺陷特征。从而实现对空间碎片撞击导致的微小损伤缺陷特征的有效判读。