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红外图像拼接技术通常被应用于对目标的搜索与跟踪、红外航空遥感、在线监测及安全警戒等领域。在实际应用中,除了追求高拼接精度外,还应尽可能地提高拼接速度以满足红外成像系统对实时性的需求。本文研究画幅式图像拼接技术,深入分析并研究其中各个关键步骤,在此基础上提出适合于航拍画幅式红外成像系统的图像拼接算法。本文的主要工作内容有:(1)根据红外图像拼接技术的实际应用需求,从降低冗余特征点数量、保留稳定特征点以及降低描述子的复杂度等方面入手,将Canny边缘检测和BRISK描述子应用于SURF特征点提取,改进了一种边缘SURF-BRISK特征点提取算法。改进的边缘SURF-BRISK算法提取的特征点数量平均比SURF算法减少49.3%,且对配准成功率无影响。(2)对二值描述子常用的搜索策略进行研究,选择采用层次聚类树作为搜索策略,并针对红外图像特征点相对于可见光较少的特点,对层次聚类树的建立、搜索算法进行改进。改进的层次聚类树算法能够适应不同特征点数目的红外图像,与常规层次聚类树算法相比检测率提高5.3%,耗时降低16.1%。(3)在图像全局配准方面,结合航拍画幅扫描成像系统运动模式的特点采用简化的光束平差方案,即扫描行内对所有图像进行光束平差,相邻扫描行间仅对扫描行首尾及中间位置图像进行光束平差。简化的光束平差方案耗时平均降低12.3%。(4)考虑画幅式红外图像拼接为二维拼接,采用基于最强匹配点的渐入渐出融合方法改善拼接图像的融合质量。对第一扫描行和其他扫描行分开处理,对第一扫描行图像仅进行翼展扫描方向的融合,对其他扫描行图像同时进行翼展方向以及飞行方向的融合。在图像具有复杂背景的条件下,本文所提画幅式红外图像拼接方法可以满足不同场景图像的拼接需求,且拼接精度能够满足工程应用要求。与SURF拼接方法相比,本文所提画幅式红外图像拼接方法在拼接精度有所提高的同时,平均拼接耗时仅为SURF拼接方法的三分之一。