随着红外热成像技术的快速发展,红外热成像系统越来越多的应用到军事、民用、医疗等领域,特别是以非制冷红外焦平面阵列为核心的非制冷红外热成像系统,因具有体积小、功耗低、稳定性高等优势,目前已经成为红外热成像领域的主要发展方向之一。非制冷红外焦平面因自身的材料和工艺上的缺陷导致红外焦平面阵列的不均匀性和盲元严重影响了成像质量,因此需要对红外图像进行非均匀性校正和盲元补偿等处理。本文在讨论红外热成像系统原理的基础上,设计了一种基于FPGA的非制冷红外热成像系统。本系统采用单片FPGA架构,系统组成包括非制冷红外探测器模块、模拟信号调制电路、偏置电压产生电路、TEC温控模块、FPGA最小系统、外部存储模块、以太网传输模块和上位机等部分,主要完成对被测目标图像信息的采集、处理、传输和显示等功能。系统上电工作后,非制冷红外探测器在FPGA提供的时序驱动和正确的偏置电压下采集被测目标的红外图像信号,然后由FPGA控制硬件协议栈芯片W5300将FPGA处理后的红外图像数据发送到上位机上进行实时显示和存储,最终完成基于FPGA架构的非制冷红外热成像系统的设计。在系统成像过程中,软件设计部分主要包括非制冷红外探测器的时序驱动设计、红外图像处理、以太网传输控制和上位机四个部分。本文在介绍红外焦平面阵列非均匀性和盲元的特点和成因后,采用两点温度非均匀性校正算法和基于动态的快速中值滤波盲元补偿算法进行红外图像处理,同时采用Verilog HDL硬件描述语言实现探测器的时序驱动和基于TCP/IP协议的百兆以太网数据传输的逻辑设计,并通过仿真软件Modelsim进行验证。经过软硬件调试后,证实本文设计的小型化、低功耗的非制冷红外热成像系统实现了红外图像的高速采集和远距离传输的功能。