在轨道交通异物检测等相关工作中,为了能够在光照条件不足的环境中能够获取到场景信息,本文基于ZYNQ搭建了一套处理速度快、功耗低、集成度高的片上红外图像处理及传输系统。由于场景中的物体表面温度比较接近,因此红外传感器所采集到的红外热成像对比度较低,本文主要解决了红外图像对比度低的问题。具体工作如下:为了改善红外图像的对比度,本文首先从数据的源头探究了红外图像低对比度的原因,结合实际场景,通过智能化选择数字量化范围优化,一定程度上改善了红外图像的对比度。其次,为了进一步提高红外图像对比度,本文采用了稳定的多尺度Retinex（MSR）算法对红外图像的进行增强。考虑到MSR算法在FPGA设计实现的复杂度问题,本文提出了一种改进计算过程的MSR算法（MSR-RMLC）,改进后的算法仅利用尺度最小的卷积核即可完成多尺度卷积的效果,有效降低了该算法设计实现的复杂度,并一定程度上降低了系统资源的占用率。最后,为了使系统呈现更好的显示效果,本文利用一种伪彩色模型对红外图像进行了处理。由于干扰信号的存在导致图像处理模块中数据计算不同步,从而输出了不可修复的错误图像。为此,本文实现了一种新型的图像数据读取模块,该模块为后续的图像处理模块提供了同步复位信号（Synchronous Reset,SRST）,在每帧图像信号开始时置为高电平,能够清除后续图像处理模块缓存中的错误数据,从而避免了错误数据的输出,提高了片上系统的鲁棒性。其次,在RTL级（Register Transfer Level）上设计实现的MSR-RMLC图像处理模块能够有效的改善图像对比度低、亮度低的问题,其处理延迟仅为6个THSYNC与20个TPCLK之和,提升了系统处理的实时性。另外,设计了一个带有AXI4-Lite接口的多色彩IP核中,该IP核包括多种显示模式。最后,本文设计实现了HDMI和以太网两种视频输出模块。测试结果表明系统能够有效地改善红外图像对比度。此外,系统的硬件资源占用率低于25%,具有良好的可扩展性;片上总功耗为2.249W,其中PS端为1.601W,PL端为0.648W,有效降低了系统功耗;时序测试结果表明系统能够可靠运行。本文设计的系统能够很好地满足轨道交通异物检测方面的需求。