本文主要研究了红外成像应用系统中的目标跟踪问题,重点对目标跟踪的状态估计、跟踪起始、维持和终结等进行了研究。首先,概述了目标跟踪系统的组成,并对每个部分作了详细的介绍。从系统的角度出发对跟踪系统中的状态估计算法进行了全面的分析,并对国内外公开发表的状态估计算法作了全面的概括总结。对经典的卡尔曼滤波以及针对非线性系统的扩展卡尔曼滤波,不敏卡尔曼滤波算法进行了分析比较。其次,针对机动目标跟踪这一目标跟踪中的热点和难点问题,本文对有机动检测的滤波算法以及无机动检测的自适应滤波算法进行了研究。针对交互式多模型滤波在目标运动模型选取数量较大的情况下出现跟踪效果变差的现象,对适用于机动目标跟踪的变结构交互式多模型滤波进行了详细而深入地研究。最后,本文创新地将变结构交互式多模型滤波与扩展卡尔曼滤波相结合,应用于实际的红外跟踪系统。实验仿真表明,该算法能有效地对基于被动量测的红外序列图像中的机动目标进行跟踪。