非制冷红外热成像系统以其可靠性高、功耗低、体积小、价格低、适用范围广等优势成为当前热成像的研究热点之一,在军事及民用方面都有广泛应用,特别适合于对性价比要求较高的中低端军事领域和厂矿企业。本文旨在实现基于FPGA的640×480的红外焦平面机芯设计,建立集图像采集、图像矫正、图像增强为一体的高性能红外焦平面机芯设备,完成了集软、硬件于一体的红外机芯设计与实现。在硬件设计中,采用低噪芯片、差分电路及过地孔等多种方式降低采集到的图像噪声,并利用FPGA芯片完成图像的后续处理工作。在FPGA开发中,使用Verilog HDL语言,以基本的盲元补偿、两点矫正为基础,建立了基于总线设计的图像处理方案,并引入了细节增强算法,进一步提高成像质量,除此之外,基于视频掩码的实时直方图显示等功能设计,使系统不仅在图像处理方面,而且在人机交互及可视化效果等方面同样具有出众的特性。在基于上位机的软件开发中,不仅完成了基于串口通信的系统控制方案,而且,在原有系统资源的基础上进行二次开发,实现了十字光标、滚动字幕等特殊功能。本文的最终实现结果是在上位机软件的控制下,能够在具有NTSC接口的监视器上显示经640×480红外机芯探测到的红外图像。