红外成像系统和相关的图像处理技术是红外预警，目标自动搜索与跟踪等领域的关键技术。本文以红外光电仿真系统为项目背景，对红外弱小目标检测问题进行了深入的研究和讨论，并对其进行了新算法的研究和改进。　　文中根据红外光电仿真系统的设计要求，具体分析了系统的各项功能，将系统分解成几个子系统，并分别对其功能进行了实现。针对红外信号处理平台和系统功能的特点，选择了以VME总线为底板总线的G4DSP信号处理平台。文中对G4DSP的信号处理平台进行了深入的研究，包括多处理器系统的CPU间通信，CPU间同步，外设的连接等。本文还介绍了PMC数据采集卡的设计与实现，并对其中的PCI总线的逻辑进行了详细的介绍。G4DSP中采用VxWorks作为操作系统。文中介绍了VxWorks操作系统的PCI设备的驱动开发，以及VxWorks的多任务编程。本文最后介绍了算法的多处理器实现，将红外图像的检测与跟踪算法分配到多个处理器中协同处理，提高了算法效率。　　本文介绍了红外图像的一般模型，然后介绍了一些常用的红外图像背景抑制算法，如中值滤波，形态学滤波，二维最小均方差滤波和高通滤波。并对这几种算法进行了仿真，比较了算法结果。文中针对在背景预测中对图像中的边缘部分的预测不准确的现象，提出了一种基于边缘信息的红外图像背景预测算法。该算法利用改进的Sobel算子，先对图像进行边缘提取，将图像的边缘与非边缘分开。然后对图像的边缘部分和非边缘部分进行不同策略的预测，从而使预测的结果更加准确。文中然后分析了TBD的算法，重点研究了粒子滤波算法和三维匹配滤波，并对粒子滤波算法和三维匹配滤波算法进行了改进。文中提出了一种基于频域特征提取的粒子滤波算法，将红外弱小目标的模板变换到频域，在频域进行模板的比较，通过仿真，该算法能够实现较好的跟踪效果。文中还提出了一种融合粒子滤波的匹配滤波算法，将非匀速直线运动的目标通过粒子滤波算法的预测，通过直线拟合，将其近似为匀速直线运动，并通过三维匹配滤波算法进行运算，得到信噪比增强后的目标，经过算法仿真，该算法能够较好的实现对弱小目标信噪比增强的效果。