微光夜视技术可以实现目标亮度十万倍以上的增强,使人们可以在低照度环境下对目标进行观测,有效弥补了人眼在低照度环境下的局限。然而微光图像具有低信噪比和低对比度的特点,严重影响微光图像的图像质量。本文对微光图像的噪声机理和灰度分布特性进行分析,结合数字图像处理技术,很好地改善了微光图像的质量。同时设计并实现了一套基于FPGA的微光视频图像数字处理系统,对微光CCD输入的微光视频进行数字化处理,得到了处理后的微光视频。本文以研究微光视频图像的成像质量提升为主要目标,在以往数字图像处理算法的基础上,主要研究了以下几种算法：第一,对微光图像进行降噪的基于时间域的主成分分析滤波算法和基于空间域的改进非局部均值图像处理算法；第二,一种对微光图像进行动态范围扩展和局部细节增强的混合空间图像细节增强算法；第三,一种基于人眼视觉特征的类高斯伪彩色处理算法。为了在硬件平台上实现对微光图像的数字处理,选择Xilinx FPGA,设计了一种递归的逐帧累加的视频降噪模块和基于高斯滤波器的图像细节增强模块,以及灰度-彩色映射模块。将此三种模块集成到基于FPGA的实时视频处理系统中,成功的实现了对微光视频图像的数字化处理,并取得了较为满意的处理效果。