为实现激光跟踪仪的自主快速跟踪恢复，提出了一种基于主动红外视觉的跟踪恢复方法。首先，对所采用的跟踪恢复原理进行了分析。其次，充分利用激光跟踪仪合作目标靶球的强反射特性，设计了主动红外视觉探测系统。该系统采用红外SLED作为主动光源，利用SLED大发散角、红外相机的视场角远大于激光跟踪仪PSD探测范围的综合优势，实现合作目标靶球的大范围主动探测。然后，对红外图像中目标的快速识别与定位算法进行了研究，提出了基于合作目标特征评分的快速识别方法。最后，构建了跟踪恢复系统实验装置，并在算法的处理速度与识别准确度、系统的跟踪恢复范围和跟踪恢复速度等方面开展了针对性验证实验。实验结果表明，算法的平均处理速度约为每秒28帧，同时95.4%的目标中心像素坐标定位偏差低于5个像素值；在合作目标靶球距离3 m的情况下，跟踪恢复系统能够在1.8 s内实现直径0.5 m空间范围内的跟踪恢复。