探讨了红外成像系统实时信号处理算法、硬件结构等关键技术。提出了一种新的自适应两点非均匀性校正(ATPC)算法，该算法以快门为目标场景来实时更新校正参数，能有效克服红外焦平面阵列(IRFPA)响应随时间漂移导致的两点非均匀性校正算法失效问题。采用查找表结构来实现平台直方图均衡(PE)算法，并对PE算法进行了优化，降低了运算量和存储空间需求。硬件系统采用两片同步动态随机存储器(SDRAM)的乒乓缓存结构，在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现了IRFPA的ATPC和PE算法的并行操作。实验结果表明，对320×240的IRFPA，在50 MHz系统时钟下，帧频为60 Hz时系统工作良好，处理后的红外图像质量有了明显改善，系统结构简单便于小型化，能够满足实时动态检测及追踪需求。

非制冷红外焦平面阵列(UFPA)不可避免地存在无效像元, 这对UFPA的成像效果造成了极坏的影响。为解决这一问题, 在分析并总结各种非制冷红外焦平面无效像元识别算法优缺点的基础上, 提出一种新的无效像元识别与实时补偿方法。根据像元响应特性, 采用循环迭代法以搜索最优的无效像元判别阈值, 并据此标识出无效像元的位置。在硬件实现阶段, 对于M×N的UFPA器件, 在任意采样时刻, 利用移位寄存器保存当前采样点之前的M个响应值, 使其输出可实时更新为与采样点同列的上一个数据; 同时, 利用一般的寄存器实时保存与采样点同行的前一个数据, 采用同帧行列间内插法实现无效像元的实时补偿。该算法有效地解决了无效像元识别阈值选取困难及不易实时补偿的问题。针对320×240的UFPA器件, 该算法在基于FPGA的红外图像处理系统上得以实时实现, 成功地消除了无效像元对UFPA成像效果的影响。