为了进一步提升时频域特征检测海面弱目标的能力，提出一种平滑伪魏格纳-威利分布（smoothed pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD）-短时傅里叶变换（short-time Fourier transform,STFT）海面弱目标检测算法.首先，采用STFT对回波信号进行时频特征分析，优化SPWVD的时频特征分析结果，并引入K-medoids聚类算法对二者时频矩阵进行降噪处理.然后，提取时频域特征多普勒频率稳定度（Doppler frequency stability,DFS），利用快速凸包学习算法获得虚警可控的判决区域，从而判定海杂波与目标.最后，基于IPIX数据集中实测数据的实验结果表明所提出的检测算法在相同虚警率下比时频三特征检测器的平均检测概率高6.3%.