红外热成像系统因其成像波长较长，导致了红外图像存在噪声大、对比度低、非均匀性大、空间分辨力差等缺陷，为克服这些缺陷，自红外热成像技术诞生之初，红外探测器材料、制造工艺和成像电子学组件的研究便成为三大热点研究方向。在当前电子学硬件平台趋于完善的条件下，先进的红外图像处理技术能够有效地提高红外成像系统的性能及其应用效果，受到了世界各国科技工作者的广泛关注，各种研究成果不断涌现。本文从提高红外图像的温度分辨能力出发，重点对非均匀性校正技术、图像细节增强技术的研究现状进行了总结，并对红外图像处理技术的发展趋势进行了展望。

测量了透射式 GaAs光电阴极四层、二层结构组件和三代像增强器光电阴极的荧光谱。激发光的波长分别为 514.5 nm和 785 nm。测量结果表明， GaAs外延层荧光谱的峰值波长较 GaAs衬底荧光峰值波长长。当 GaAs阴极四层结构组件变为二层结构组件时，GaAs发射层的荧光谱峰值波长向长波方向移动。将 GaAs阴极二层结构组件减薄激活之后，GaAs阴极发射层的荧光谱峰值波长向短波方向移动。三代像增强器 GaAs阴极组件在制作过程中荧光谱峰值波长变化的原因主要是 GaAs发射层内部晶格存在应变，因此当四层 GaAs阴极组件变为二层 GaAs阴极组件之后，由于 GaAs发射层内部晶格应变状态的变化，致使荧光谱的峰值波长向长波方向移动。当二层 GaAs阴极组件经过减薄、热清洗和激活之后，由于 GaAs发射层内部应力的释放，应变在一定程度上得到消除，因此 GaAs发射层的荧光谱峰值波长又向短波方向移动。通常情况下，GaAs材料的荧光谱是一条高斯型的曲线，但对三代管 GaAs阴极组件而言，当 GaAs发射层中存在不均匀的晶格应变时，其荧光谱曲线在峰值附近会出现不规则的形状，而当不均匀的晶格应变消除后，荧光谱曲线会恢复到正常的形状。所以 GaAs发射层中存在的应变会通过荧光谱反映出来，这样在 GaAs光电阴极的制作过程中，除了通过测量积分光荧光来评价 GaAs光电阴极的制作过程之外，还可以通过测量 GaAs光电阴极荧光谱的峰值波长变化来监控 GaAs光电阴极的制作过程。

非均匀性噪声严重影响着红外焦平面阵列的成像质量。针对条纹非均匀性问题，提出了一种基于局部直方图规定化的红外图像非均匀性校正算法。该算法对图像逐列进行处理，首先采用文中提出的加权折中直方图方法计算得到每一列图像的期望直方图，然后对当前图像列进行直方图规定化处理，最后遍历整幅图像实现非均匀性校正。实验结果表明，本文算法能够有效地抑制红外图像的条纹非均匀性噪声，同时较好地保留了图像的边缘轮廓信息。

为实时仿真红外场景，提出将数据库查找表技术引入红外场景仿真过程，用数据库存储表征场景景物的几何数据、热物理特征数据、光学特性数据等各类信息。在渲染红外场景时，直接访问数据库，将相关数据读入内存缓冲区，并在渲染过程中对内存中的数据进行处理，从而加快处理速度，提高仿真图像刷新帧频，增强仿真实时性。仿真实验表明，简单场景仿真图像帧频达 60 Hz以上，复杂场景仿真图像帧频达 20 Hz以上，仿真图像具有一定的红外特征，与实际场景基本相似。

在研究地面弱小目标时，由于环境、人为误差及成像系统本身的影响，摄像机拍摄的视频会出现画面抖动比较厉害、成像质量差的现象。因此，需要对图像序列进行运动补偿。为实现对地面弱小目标的检测，提出了一种基于 Harris角点检测的对地面弱小目标的检测算法。该算法利用了残差图中的灰度信息及残差图序列，在时间上具有连续性，算法的稳定性高，精度较高，实时性好。能够很好地剔除残差图中的虚警点，在较高精度下大大提高了对于地面弱小目标检测的水平。

对高光谱影像的 RX异常检测算法进行了研究。针对 RX算法中对高维数据局部背景协方差矩阵估计存在较大误差的局限性，提出一种基于决策级融合的 RX算子高光谱影像异常目标检测算法。首先，对同一场景下的可见近红外数据和短波红外数据分别运用经典的 RX算子进行异常检测，得到初步异常检测的目标判决。在此基础上，利用传感器获取信息的冗余性和互补性特性，结合基于规则的决策级融合方法，得到最终的 RX异常检测判决结果。在实测高光谱数据上进行了实验仿真，验证了本算法的有效性。

电阻阵列红外图像投射器的研究在近 20年间取得了突破性的进展。作为红外图像生成系统的关键部件，电阻阵列的非均匀性是影响红外图像质量的主要因素，电阻阵列在使用之前必须进行非均匀性校正才能满足红外图像生成系统的应用要求。给出了非均匀性校正的流程；针对稀疏网格法和全屏测试法的互补性，提出了改进的全屏测试法；采用 3次样条插值和分段线性法进行数据处理；采用“在线查表法”进行实时非均匀性校正。仿真结果表明，改进的全屏测试法及非均匀性实时算法取得了良好的效果。

红外图像具有高噪声、低分辨率的特点，使图像特征提取时很难达到一致，并且图像的损失较大。针对传统互信息只考虑图像灰度信息而忽略了像素之间空间位置相互关系的缺点，同时考虑像素灰度值及其对应梯度的信息，将图像的空间信息通过灰度 -梯度联合矩阵引入到互信息的计算过程，提出一种基于梯度联合互信息量测度的红外目标匹配跟踪算法。仿真实验结果表明该算法不仅收敛性强、跟踪稳定，而且具有匹配跟踪精度高的特点，在目标出现遮挡时也能很好的跟踪目标。

针对国外进口 Sofradir公司长波 288×4扫描型时间延迟积分（ TDI）探测器，通过分析其沿扫描和沿线列方向上光敏元尺寸和间距对整个成像系统的系统调制传递函数（ MTF）的影响，给出了探测器光敏元尺寸和间距与整个成像系统分辨率之间的相互关系，为新型 TDI型探测器阵列光敏元排列设计提供了理论参考。

针对制冷型红外探测器需要制冷、造价昂贵、体积庞大、读出电路复杂并且不能在常温下工作等缺点，基于液晶的旋光理论和热光性质，研究了一种新型非制冷光学读出红外探测技术。通过设计相应的光路测试了螺旋状液晶的温度旋光特性，实验结果显示在 20～42℃温度范围内，光强随温度变化显著。利用螺旋状液晶这种敏感的温度效应搭建了一套液晶非制冷红外探测系统，该系统不需要制冷器，结构简单，可以在常温下工作、能够实现光学读出。

利用二种载流子体系的霍尔系数公式导出该体系下霍尔电压与二种载流子浓度 p/n之间的公式及曲线。分析了不同 p/n值时霍尔电压值与材料导电类型的关系，确定了适合采用一种载流子体系材料及二种载流子体系材料霍尔系数公式的空穴浓度范围。

介绍了热释电探测器 PZT晶片制备工艺及选择锆钛酸铅（ PZT）陶瓷材料制作敏感元的理论依据，阐述了晶片磨抛理论，对磨抛质量影响因素进行了细致分析。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果，并进行了扫描电镜和表面粗糙度分析，得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（SEM）照片和晶片表面形态，确定了最佳抛光材料。通过理论和实践的结合，研制出了完全能满足器件工艺要求的热释电探测器晶片。

结合多元红外双色探测系统，对双色目标识别技术进行研究：采用辐射源位置信息确定中短波同源脉冲，并计算双色比，根据目标特性和干扰特性设置双色比门限，利用同源脉冲确定结果和双色比门限进行目标识别。实验结果表明，采用双色目标识别技术提高了目标识别的准确性，提高了导引头的抗干扰能力。

随着红外探测技术的不断发展，红外干扰与抗干扰技术也不断更新、发展。介绍了红外对抗的原理，方法，着重介绍了模拟红外对抗的红外半实物仿真试验，分析了仿真系统中的关键技术及各种可供选择的场景模拟和运动平台特点，最后提出了一种切实可行的红外半实物仿真试验方案。