地下目标探测技术具有重要的应用价值,可为地下空间建设与发展提供帮助。同时,对地下矿物资源和遗址的探测定位,可促进矿物资源的可持续利用以及有效指导考古工作的开展。面对世界各国重大战略设施地下化的发展趋势,地下目标探测技术还具有重大军事意义,能够提高我军远程精准打击能力,指导我国军事设施伪装与建设的发展。目前存在多种地下目标探测方法,其中红外遥感探测方法由于具有广域性、灵活性等特点和较好的应用前景而备受关注。本文以红外遥感技术为基础,开展对山体中条带状地下目标探测与反演方法的研究,同时实现了利用高光谱异常检测算法对通风口位置的探测。首先,根据传热学理论分析了地下目标红外扰动的产生机理,构建了背景/目标红外信息场数学模型,结合仿真实验探究了地下目标的红外可探测性。同时分析了通风口与背景的特征差异,并基于高光谱数据特性研究了通风口的可探测性。其次,针对地下目标红外探测方法会受到的太阳辐射和地表植被干扰,通过理论分析和建模计算滤除。根据能量叠加原理,结合红外辐射数据和仿真辐射数据滤除背景能量,并基于距离判据对背景噪声抑制,提出了基于位置关联和梯度信息的山体中条带状地下目标探测方法,针对探测结果拟合修正获得目标探测位置,探测结果最大偏移比例为1.74%。进一步地,应用最优化理论,结合红外辐射数据和仿真辐射数据构建目标函数,利用改进共轭梯度法求解目标埋深,反演相对误差小于3.8%。再次,基于通风口与背景光谱特征和空间特征差异,提出了结合空间相关性的改进低秩稀疏分解高光谱异常检测方法,并结合可见光数据实现了对通风口位置的探测,探测位置与真实位置的水平相对误差为0.56m。最后,设计实现了地下目标探测与反演研究平台,完成了山体中条带状地下目标及通风口探测定位功能的演示与验证。