论文以车载多传感器战场感知系统为应用背景,重点研究了红外图像采集与处理技术。首先,针对红外传感器前端性能指标和输出接口信号时序要求,设计并实现了基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)的红外图像采集卡。设计中采用FIFO作为数据缓存以满足大数据量实时传输的要求,采用PCI专用接口芯片S5933缩短开发周期,利用CPCI总线控制器中DMA方式进行高速图像数据传输,通过可编程逻辑器件实现系统的协调控制。同时针对红外图像采集卡和计算机实时交互数据的需求,开发了基于CPCI总线的图像采集卡设备驱动程序和应用程序。其次,针对低信噪比复杂背景中红外弱小目标检测与跟踪的难点问题,在综合分析了红外弱小目标检测算法的基础上,提出了基于粒子滤波的红外小目标跟踪的算法。采用三种目标运动形式,应用粒子滤波进行了跟踪仿真实验,重点分析了影响粒子滤波跟踪性能的主要因素。并针对影响粒子滤波跟踪性能的因素及红外小目标的特点,采用了灰度统计直方图分布模型来描述红外小目标特征,利用Bhattacharyya系数进行相似性度量,建立目标观测概率模型,实现对红外弱小目标的跟踪。最后,基于上述的设计与分析研究,对红外子系统的工作流程进行了规划与设计,并将所设计的红外图像采集卡与提出的算法运用于实际红外子系统中,通过实地测试表明所设计的红外采集卡能够高速实时完成红外图像采集任务。并通过实测数据验证了所提出的算法能够实现对局部遮挡和杂乱背景下的小目标跟踪,具有良好稳定性。