随着红外技术的快速发展，红外成像系统被广泛应用在军事、医学、安防以及人们日常生活的各个领域，表现出巨大的市场应用前景。但由于受到红外探测器本身的限制以及探测环境的影响，红外成像系统的成像效果并不理想，没有完全发挥红外成像器件的优势，而依靠软件实现的图像处理已经无法满足实时性、高效性等需求。解决以上问题的一个最经济最有效的途径就是在热图像仪的电子处理部分加入实时图像处理功能。目前FPGA在可编程逻辑器件中的应用越来越广泛，并且依靠其硬件并行和流水线处理技术为图像处理提供了可靠的硬件基础。因此，研究基于FPGA的红外图像处理对于红外成像系统以及后期图像增强处理的研究有重要的现实意义和经济价值。本论文研究的主要内容如下：首先，本文研究了红外图像的基本特点以及图像增强处理中空间域的基本算法，并且对增强处理的算法进行了仿真研究，进行了效果比对。其次，根据FPGA设计的结构特点和开发流程，组建了以CYCLONEⅡ FPGA为核心的红外图像处理系统方案并完成整体实验系统的搭建。该系统由Photon320热成像机芯、视频解码芯片SAA7113、两片高速SDRAM以及ADV7123图像显示芯片组成。研究了SAA7113控制器、SDRAM控制器和VGA控制器的IP核，并设计了SDRAM控制器模块，控制两片乒乓操作运行模式的SDRAM对数据进行传输和存储，最后通过配置VGA显示模块实时显示采集的红外图像。最后，针对红外图像对比度低、细节识别不明显的问题，研究了一种基于直方图均衡和分段线性变换的组合算法，以适应人眼观察的特点，提高视觉效果。同时，在研究红外滤波算法后，提出了一种改进的适于FPGA实现的快速中值滤波算法。为增强红外图像的边缘信息，重点研究了拉普拉斯锐化算法，同时研究了改进的受限拉普拉斯锐化算法。利用FPGA进行了相关的算法逻辑设计。