红外成像系统通过对场景内热辐射成像,具有对比度高、探测距离远、环境适应性强等特点,目前常用的红外热像仪成像波段为长波红外和中波红外。对于同一场景,长波成像具有灰度级高、细节清晰的特点,中波成像则有对比度高、目标清晰的特点,将长波和中波图像的优势信息互补融合成一幅图像,提高系统的观测能力。本论文所研究的图像融合实时处理系统基于FPGA,使用Qsys搭建系统架构,增加NIOS处理器对系统进行总控,提高系统的灵活性;并针对不同的图像数据流设计符合Avalon总线规范的数据流接口。研究了长波红外和中波红外的成像特点,在传统的图像融合算法基础上,针对红外长波和红外中波图像的特点将拉普拉斯金字塔融合算法改进,加入了基于梯度的自适应权值,使融合图像能够更好地保留图像的边缘信息和对比度。在彩色融合算法方面,对图像进行亮度、对比度传递后再进行TNO融合,改善了传统TNO算法中由于长波图像整体亮度高于中波图像导致的融合图像背景色调单一、对比度较低的缺点,并对该种算法完成了 FPGA实现。完整的融合系统包括图像输入输出、图像预处理、图像融合、图像后处理功能。在第一章中简要介绍了长波成像和中波成像特性、成像系统的探测器以及硬件系统;第二章介绍了常见的图像融合算法和针对双波段红外图像特点改进的图像融合算法;第三章详细介绍了系统的软件架构和融合算法的实现;第四章介绍了系统的图像预处理和后处理算法及实现;第五章介绍了系统的硬件设计及视频输入输出的FPGA驱动。