机载红外搜索与跟踪系统(Infrared Search and Track,IRST)得益于其夜视、抗隐藏和穿透雾气等能力,在视觉监视和导弹制导等军事领域得到了广泛应用。通常探测的目标非常小,在焦平面上显示为暗点目标。成像过程中易受大气辐射、复杂天空背景及红外系统自身噪声等因素影响,造成红外图像中背景噪声的辐射强度高于点目标,导致点目标淹没在背景中或出现杂波,引起虚警现象。非均匀性噪声为长波红外成像系统的主要噪声来源,也是制约点目标探测达到背景极限的主要原因。因此,如何降低非均匀性噪声是红外小目标探测系统亟需解决的难题。目前,非均匀性校正方法主要分为两大类:标定类和场景类。标定类方法可分为一点、两点和多点校正方法,该类方法虽然简单易行,但无法对探测器响应非线性及漂移引起的非均匀性进行实时校正。场景类非均匀性方法有两种类型:(1)基于统计的场景校正法,此类方法依赖于像元辐射量在时间或空间上的数据统计假设,通过不断更新修正参数来完成非均匀性校正过程,其缺点是一旦某些应用场景难以满足其前提假设条件,则易产生鬼影现象。(2)基于配准的场景校正法,该类方法假设不同像素在特定时间段内对同一场景具有相同的响应,此种方法需要估计图像的帧间移动距离,算法计算量与存储量大,且误差容易累积和传递,工程上难以实现。本文在深入研究实验室标定法的基础上,针对两点标定法分析了探测器响应非线性、随机噪声、光学镜头及参考温度点选择等因素对其校正效果的影响,并通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:(1)响应非线性及随机噪声均为红外探测系统带来了非均匀性校正误差,其中响应非线性可通过多点法来解决,但增加了工程应用的复杂性;随机噪声则带来了系统的探测非均匀性背景极限,低于该极限值的目标将被淹没在此背景极限中;(2)光学镜头首先会降低探测系统的信号传递效率,其次镜头自身的辐射及透过率非均匀性等因素会引入额外的噪声,严重影响两点法校正效果;(3)选择两参考温度点时应首先保证两参考点具有一定跨度,其次待校正点越靠近两参考点则校正效果越好;(4)探测器随时间漂移的现象在很大程度上造成了两点校正法的效果变差甚至针对实际天空场景时校正失败。本文通过研究长波红外探测器漂移对非均匀性校正效果的影响,提出一种基于天空背景的自适应实时探测器漂移补偿方法,该方法可自适应的选取天空背景作为参考辐射源,对场景进行校正。经实验验证,该方法对于天空背景具有良好的探测器漂移补偿效果,且相较于两点标定校正法,本文方法可将参考源相同序列图像校正后邻域标准差由原来的60降低到4.9,将参考源不同序列图像邻域标准差由60降低到10,从而有效降低了探测器漂移引起的非均匀性噪声。针对两点标定法的弊端及场景法的算法复杂性问题,本文提出一种基于相邻像元“比值-中值法”的场景非均匀性校正方法。该方法基于邻域像元灰度值一致性的假设,通过对其与邻域像元的灰度值比值做逐帧逐像素的计算,选出该比值的中值,并依次递推计算出校正系数矩阵。实验结果表明,该方法相较于两点标定法,在减少目标图像非均匀性方面效果良好,在不同季节、气象条件下可使红外小目标探测距离提高1.2-7.7倍。该方法的适用范围广,实时性好,可在飞行过程中随时进行而无需停止成像过程,此外,还从参数数量、算法过程和所需的输入数据量等方面大大降低了场景类非均匀性校正算法的复杂度,使其更易在工程中得到应用。