由于红外成像技术的长足进步,其在监控、医学以及遥感等方面得到了普遍的应用。由于硬件系统及应用环境等因素的影响,获取的红外图像常常会出现边缘模糊,噪声大,分辨率低的问题。以降低红外成像电路噪声、校正图像的非均匀性为目的,本文基于FPGA进行了电路的总体设计,通过对成像电路设置偏置电压、对红外焦平面探测器进行温控、电路板精密设计以及缩短引线等手段来降低电路噪声,通过综合应用最小均方(LMS)自适应算法与两点温度定标方法来校正成像结果的非均匀性。通过硬件系统的调试,成像结果良好,同时通过非均匀性校正算法的仿真,结果表明,红外图像的平均剩余非均匀性降低了21%~25%,PSNR相对提高了3.3~3.9dB,通过对探测器各项参数的测量,证明成像系统满足设计要求,噪声等效温差(NETD)为55mK。为了得到高分辨率的红外图像,通过对超分辨率图像重建算法的研究,基于POCS算法,提出了一种改进的算法,在图像重建的过程中,先对序列中的每一幅低分辨率图像进行最小二乘优化和拉普拉斯增强,不仅对噪声进行了预处理,同时增强了图像的边缘细节;图像配准过程中,加入控制参数控制算法的收敛速度,加入阈值提高配准稳定性;在图像参考帧修正过程中,加入加权的PSF对图像的边缘像素进行不同程度的修正。通过仿真实验,证明改进的算法配准精度在0.1个像素内,同时重建图像的峰值信噪比(PSNR)对比传统算法提高了6~10dB,运行速度提高了2s;通过对实测序列低分辨率图像的重建实验,重建图像清晰,PSNR相对提高了5~6dB,运行速度提高了2~3s。