红外焦平面阵列是凝视红外成像系统的核心，在成像制导、跟踪告警等领域有着广泛的应用。由于焦平面阵列本身具有疵点、响应非均匀性等缺陷，其自身的性能对成像系统的性能有着直接的影响，在很大程度上限制并决定了红外成像系统的整体性能。　　 为研究焦平面阵列性能与何种因素相关，本文设计了一种焦平面阵列参数测试装置。利用该装置获得的响应数据，首先对焦平面阵列探测元的响应特性和非均匀特性进行了分析和研究；而后应用三维噪声模型，通过实验数值揭示了焦平面阵列的非均匀性噪声主要来自于其空间噪声，并进一步分析了单独由增益非均匀性和偏置非均匀性所引起的空间噪声特性。　　 焦平面阵列的非均匀性校正问题是本文研究的重点。首先结合工程应用中疵点的响应特性，提出了广义疵点的定义与基于定标数据的疵点自动检测和补偿算法。而后在分析了定标校正算法的本质与优缺点之后，提出了基于小波图像滤波的非均匀校正算法。最后根据工程项目中两点定标校正后图像存在的问题，提出了基于场景的自适应补偿实时校正算法与基于场景的神经网络实时自适应非均匀校正算法，并给出了算法的处理结果和性能评估。　　 针对弱小目标红外图像分辨率低，目标信息少的问题，本文最后研究了适用于红外弱小目标的超分辨率放大重建算法。对单帧弱小目标图像，提出了三次样条插值和形态学边缘锐化相结合的放大重建算法；对多帧弱小目标图像，在单帧处理算法的基础上研究了放大后多帧图像的融合重建，并给出了初步实验结果。