为实现序列图像中的动态椭圆目标检测，采用数字图像坐标系下的卡尔曼滤波来预测图像中椭圆的待检测区域。设计了卡尔曼滤波器，对椭圆目标的运动参数（椭圆中心位置、速度以及加速度）进行跟踪从而可以预测下一帧图像中目标椭圆的待检测区域，缩小了图像中椭圆目标的搜索范围，提高了算法的实时性和鲁棒性。结合随机抽样一致理论和最小二乘拟合法设计了鲁棒性的椭圆检测算法，实现了序列图像中椭圆目标的快速、鲁棒检测。仿真结果及物理实验表明，本文算法能快速稳定的检测出序列图像中的椭圆目标。