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针对红外图像序列中未知亮度、位置和速度的弱小运动目标检测问题,在假定目标强度恒定且保持匀速直线运动的前提下,建立了与之相应的简化二元量测信号模型。对于这种含参信号的复合假设检验问题,采用广义似然比检验(GLRT)得到了该问题的检测算子,同时利用速度滤波器组在实际应用中实现了该检测算子。从理论角度估计了该算法的虚警概率和检测概率,并通过计算机仿真验证了上述分析结果。为了评估该算法的有效性,采用基于真实场景的红外图像序列对其进行测试,结果表明,该算法对于低信噪比条件下的弱小运动目标具有良好的检测效果。