红外搜索与跟踪（Infra-Red Searchand Tracking，IRST）系统是一种被动式的红外探测系统，具有隐蔽性好、角分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点，已成为现代战争防御体系中的关键装备之一。特别是随着光电对抗技术的迅速发展及广泛使用，导弹、飞机等飞行速度不断提高、导弹作战方式的多样化（如一箭多头、真伪弹齐发、多方位群发等）以及实际作战环境的复杂性，都要求IRST系统必须同时兼具响应快、视场大（全向视场）和空间分辨率高（又称高精度）等性能。作者所在项目组提出的空间多路IRFPA凝视成像全向IRST系统方案，能较好地满足上述性能要求，本文重点研究系统的图像与信息处理算法及其硬件实现技术。论文在分析空间多路IRFPA凝视成像全向IRST系统结构和工作原理的基础上，对系统信息处理中涉及的关键技术，如红外图像预处理、弱小目标的检测与跟踪、信息融合（包括图像拼接和目标航迹融合）等问题进行了较深入的研究，提出了适用全向IRST系统性能要求的图像与信息处理算法，理论分析与仿真实验结果均验证了提出算法的合理性和有效性。最后，还设计并研制完成了实时实现上述算法的软硬件平台。论文的主要研究工作如下：1.分析了IRFPA非均匀性产生的机理和常用非均匀性校正算法的不足，研究了基于多分辨分析小波变换的非均匀性校正算法，该算法实现了非均匀性的增益和偏置参数自适应的校正。实验结果验证了算法的有效性，使图像的质量有着明显的改善。2.针对全向IRST系统工作环境中可能遇到的复杂云层背景和人为干扰，研究了基于全相位非下采样轮廓波变换（APNSCT）的背景抑制算法。为了增强算法的适应性，提出了两种较高性能的改进算法：基于双边滤波的APNSCT背景抑制算法和基于全变差模型的APNSCT背景抑制算法。实验结果显示，两种算法都能够有效抑制多种复杂背景，提高了图像信噪比，并且结构简单，实时性好。3.采用自适应阈值分割算法和帧间相关序列图像检测算法，实现了弱小目标的精确检测，并利用检测概率、虚警概率和ROC曲线对目标检测算法性能进行了评价。为了实现对不同运动状态目标的可靠跟踪，提出了基于交互式多模型的卡尔曼-高斯粒子滤波（IMMK-GPF）的机动目标跟踪算法，该算法具有跟踪精度高、适应性强和实时性好等特点，具有良好的工程实用价值。4.研究了全向IRST系统中的信息融合技术，包括目标航迹融合与图像拼接。采用分布式航迹融合结构方案，研究了分布式航迹关联算法与航迹融合算法，通过理论分析与仿真，算法可满足系统的性能指标要求。另外，还研究了多路小视场图像生成全向视场图像的拼接算法，实现了红外图像的准确、快速拼接。5.为了实时实现全向IRST系统的图像与信息处理算法，设计并研制完成了一套基于FPGA与DSP的高速并行处理的硬件平台，给出了基于DSP/BIOS实时操作系统的RF5软件设计框架结构。硬件平台不仅功能和实时性均满足全向IRST系统的要求，而且还具有稳定性好、易于扩展和便于维护等优点。总之，通过研究，文中提出的全向IRST系统的图像与信息处理算法以及实时实现算法的软硬件平台，都满足研究项目的性能指标要求，从而为研制高性能的全向IRST系统探索出了一条有效的技术途径，也为全向IRST系统的工程化实现奠定了一定的基础。