提出一种使用功率谱相减的实时联合变换相关器作多目标检测。使用这种方法,输入面有两套联合图像。在第二套联合图像中,参考图像是对比度反转的。使用衍射光栅对这两套联合功率谱作相减处理,这种方法可大大抑制输出面的直流项及不想要的伪相关峰,增强相关峰的强度、锐度和峰噪比,提高抗噪声干扰的能力,从而提高对多目标检测的准确度。给出对具有灰度级的多目标输入景物的计算机模拟结果和光学实验结果。实验结果证实了该系统设计及性能分析的正确性。