随着红外探测技术的不断发展,红外图像处理系统在民用和军事领域中应用广泛。星载红外探测器大面阵成像时数据率高,对地传输通道带宽有限,因此图像压缩是保证星上数据有效下传的关键。而对星载弱小目标检测识别任务,目标信息损失是不可接受的,因此需要研究高性能保目标信息的图像压缩方法。本论文重点针对保目标信息的图像压缩任务中的疑似目标检测与图像帧间运动匹配开展了研究,设计并实现了一种红外图像处理系统,实时完成红外小目标检测和帧间运动匹配,与现有图像压缩系统紧密结合,完成星载图像处理任务。针对深空复杂背景下红外弱小目标检测中信噪比较低、虚警率高的问题,在DLCM检测算法的基础上,采用均值滤波对图像进行预处理,并充分利用目标的灰度梯度特性进行后处理,降低检测虚警率;采用对目标区域进行无损压缩和对背景区域微损压缩的策略,提升单帧压缩性能;采用以绝对误差和为匹配准则的全搜索块匹配算法,选用16×64图像块进行运动匹配,并与LOCO-3D压缩算法相配合,提升多帧压缩性能。最后在保证系统性能的前提下,对算法流程进行流水线划分,对阈值计算进行优化,提高了算法在FPGA上的运行速度。本文采用“全局流水化和局部并行化”的思想,灵活运用“面积换速度”和“速度换面积”的方法,在FPGA平台上实现了组帧、图像预处理、红外目标检测和帧间运动匹配模块,与图像压缩模块和其他接口模块共同组成完整的红外图像处理系统。为了有效减弱单粒子效应对本系统的干扰,本文对该系统的关键模块和信号进行了三模冗余设计,使系统具有更高的可靠性。最后,本文对基于FPGA平台实现的红外图像处理系统进行功能测试与性能分析,实验结果表明本文实现的红外成像弱小目标检测与动态图像压缩处理系统,具有目标检测率高,虚警率低,可靠性高的特点,满足空间环境下工程化应用的需求。