随着精确制导技术和卫星技术的发展,空间防御能力成为各个航天国家日益关注的课题。其中,红外小目标检测和跟踪占有着相当重要的地位,是卫星遥测、防空预警以及深空制导等领域的核心技术,并朝着快速反应和远程预警的方向迅猛发展。本文研究了空间背景下红外小目标检测与跟踪算法,并针对传统软件仿真设计中实时性差、应用性不强的缺陷,进行了基于FPGA的硬件算法设计工作,并利用Altera公司的DSP Builder工具和片上可编程系统(SOPC)的设计方法,在硬件平台上实现空间红外小目标检测与跟踪算法。论文首先对红外小目标的特性进行分析并给出模型,然后介绍了红外小目标的检测与跟踪算法,包括图像预处理(中值滤波、形态学滤波)、目标检测(阈值分割、Blob连通域分析)、目标跟踪(Kalman算法),通过软件仿真证明算法的有效性;接下来介绍了DSP Builder工具的开发方法,并详细阐述了使用该工具搭建目标预处理、阈值分割、目标跟踪各算法模块的过程;随后介绍整个系统的总体结构和硬件平台的选择,并详细说明应用SOPC技术的硬件系统中图像缓存、图像读取和结果输出的实现方法及Nios II应用程序的开发;最后,设计了两种不同特点的图像源(以真实红外空间图像为背景的合成图像序列和Vega仿真红外小目标飞行场景),通过在开发板上进行硬件实验,测试并验证算法的正确性。本文在研究空间背景下红外动态小目标检测与跟踪算法的基础上,利用DSP Builder工具,使用SOPC系统设计方法,设计了基于FPGA的硬件处理系统。硬件仿真测试结果表明,所设计的红外小目标检测及跟踪系统满足可靠性要求,并具备一定抗干扰能力。