显微热成像系统可观测、记录分析细微目标的温度变化过程,在一些基于细微热分析进行无损检测的领域有着广阔的应用前景。课题组前期基于非制冷焦平面探测器和光学微扫描技术搭建了一款新型的光学微扫描显微热成像系统。然而该系统存在微扫描零点待标定、系统采集的显微热图像质量较差、微扫描系统误差较大等问题。为解决以上几个问题,本文进行了如下几方面的研究:首先,研究分析了直方图均衡化、中值滤波、形态学腐蚀及伽马算法的原理及特点,综合显微热图像的特性,提出了一种基于图像预处理思想、形态学腐蚀原理及伽马算法的图像预处理算法。该算法对图像边缘和非边缘像素分别处理,在增强对比度的同时强化细节,有效改善单一方法不能兼顾图像内部细节和边缘轮廓的问题,仿真及实验结果表明该算法能够改善图像质量,增强图像的视觉效果。其次,为解决已研制显微热成像系统的微扫描零点需要定标的问题,基于平面坐标系和图像配准技术,研究给出了一种微扫描系统零点定标方法,分析了不同情况下零点位置的标定方法。仿真和实验结果表明了零点定标方法的有效性,该方法具有定位准确等优势,便于后续系统的实时化。最后,基于前面提出的图像预处理方法,结合微扫描系统工作原理,提出了一种基于图像插值算法、局部梯度算法及预处理思想的微扫描误差修正算法,该算法可在不改变系统硬件的条件下进一步实现对微扫描误差的修正,仿真和实验结果表明该算法可以减小系统微扫描误差、提高系统的空间分辨力。论文的研究为实现低成本高性能的显微热成像系统提供理论与技术基础,促进显微热成像及无损检测技术的发展,部分方法可直接应用于其他光电成像系统以提高其性能。