红外焦平面阵列(IRFPA)成像系统是凝视型红外成像系统的核心,是目前发展最为迅速红外成像技术之一,被广泛应用于不同的领域。由于西方国家在该领域上对我国的技术封锁,导致国内研究进展较为缓慢。目前我国已经能够自主研制出国产化的IRFPA探测器,但是受制造工艺、材料水平等技术条件限制,其性能指标与国外同类产品相比还存在很大差距,特别是像元响应的非均匀性较为严重。本论文以广微积电GWIR 0302 XIA 640x512国产探测器为研究对象,分析了探测器的性能指标和成像特点,介绍了热成像系统中常用的基于定标非均匀性校正算法和基于场景非均匀性校正算法,并在此基础分别提出改进方案。对于基于定标非均匀校正算法,针对目前基于片内ROM架构的片上非均匀性校正字(OCC)定标技术严重消耗FPGA内部逻辑资源,校正时依赖原厂OCC测试数据等问题,提出了基于FLASH +SDRAM的自适应校正字传输技术,不但提升了OCC数据的传输速率,同时能自适应地得到探测器最佳输出所需的OCC数据。针对目前基于挡片的定标算法存在盲视效应等问题,提出了改进的基于图像补偿的新型定标技术,该方法无需周期性的挡片校正,能长时间保证图像质量不退化。对于基于场景的非均匀校正算法,针对目前基于场景算法中存在的模型复杂,场景先验要求高,鬼影现象等问题,提出了一种新的基于全变分的非均匀性校正方程,并通过Split Bregman法对该方程进行迭代最优化。该方法通过单帧图像信息即可完成非均匀性校正任务,具有计算复杂度低,场景适用范围广等优点。同时设计了一个基于CUDA+VS2010的GPU平台进行运算仿真,使算法能实时的应用于红外视频流中。