本发明公开了一种航空航天复合材料损伤区域自动识别方法，包括：提取每类缺陷的典型瞬态热响应；获得红外重构图像；获得低质红外重构图像；求取去除噪声、保留细节、保持边缘三个分割性能的权重系数；构建红外图像分割函数；获得实现各个分割性能的目标函数的权重系数；构建全像素红外图像分割目标函数，利用分割模型对重构得到的全像素红外图像进行图像分割；在图像分割层实现红外全像素图像分割，得到分割图像。本发明利用多目标优化理论进行红外重构图像中的缺陷分割，针对噪声问题和边缘模糊问题分别构造目标函数以提高分割精度，既保证了缺陷的检测率高同时也降低了误检率，有效提取出重构图像中的损伤缺陷区域，便于复杂缺陷的量化研究。