随着科技的进步,各种传感器层出不穷。传感器将感知的信息转换为电信号后,经系统处理为人类可以观察、控制和分析的信息,帮助人类不断地拓展感知领域。红外探测器就是这样一种特殊的传感器。而红外热成像系统对红外探测器输出信号进行处理,便于人类观察、分析和运用。由于红外热成像系统相比可见光拥有独特的优势,因此在各行各业均有应用需求,世界各国也投入大量的资金进行研究。红外热成像系统正朝着小型化、低功耗、低成本、高分辨率等方向发展;基于此,本文设计了超小型化的低功耗非制冷红外热成像系统。针对超小型化以及低功耗的要求,对数字处理模块、显示和电机模块、偏压方案、探测器输出信号处理方案进行了对比研究。通过上述研究设计,形成了640×512非制冷红外热成像系统的信号处理方案。通过对电源需求进行分析,选择了分布式电源方案。由于红外热成像系统是模数混合系统,且涉及DDR高速信号,因此对系统的布局、PCB叠层设计、信号完整性以及电源完整性四个方面进行了分析和讨论,并提出相应的处理措施。通过上述措施,系统的体积得到减小,功耗得到进一步的降低。在满足系统实时性的要求下,针对红外图像的均匀性差、信噪比低、对比度低等特点,需要对原始红外图像进行非均匀性校正、图像去噪和图像增强。针对图像的非均匀性,在普通两点校正的基础上,文章提出了改进的两点校正方法并进行了验证。针对图像的低信噪比和低对比度,使用中值滤波和直方图均衡化方法对红外图像进行处理。通过处理前后的图像对比,图像质量得到明显提升。最后对所设计实现的系统进行了调试与验证。热成像系统大小为35*35*21mm,重量为76g,输入电源范围为4~12V,功耗为1.7W,NETD为64mK。通过对系统分别加载图像处理的程序,对比输出图像,可以看到系统的实时性得到满足并提高了图像质量。通过上述测试,系统达到了设计要求,对后续应用系统的设计与开发奠定了良好的基础。