舰载红外跟踪系统由于舰船受到海风海浪等扰动,致使红外面阵图像产生旋转和模糊现象,给指控中心的操作人员以及图像后续处理中弱小目标的检测、识别与跟踪都带来了一定的影响。另外,鉴于图像数据越来越大和图像处理算法越来越复杂等趋势,对图像处理平台的性能也提出了更高的要求。本文基于以上三个方面的问题,进行了红外图像消旋复原、红外图像去模糊复原、高性能信号处理板研制以及复原算法并行实现的研究。本文主要进行了以下研究工作:1)、推导出了舰载运动平台红外图像旋转角度。通过分析舰载红外跟踪系统以及图像发生旋转的原因,从空间几何角度定义了红外图像的旋转角度。并依据艏摇角、纵摇角、横摇角、方位角和俯仰角五个角度信息,在刚体绕定点旋转的物理学知识上,利用四元数法结合空间解析几何知识推导出了红外图像旋转角度。最后在旋转角度基础上进行图像消旋,复原出稳定的图像,缓解了红外图像的晃动程度,实现了电子稳像。2)、推导出了线性运动退化函数的运动长度和运动方向。分析和定义了舰载运动平台下,红外面阵图像序列的空间几何关系,在四元数和空间解析几何基础上,得到红外图像视场的视轴角度差和退化函数的运动方向。并根据红外面阵探测器的积分时间、瞬时视场和图像帧频等信息推导出运动长度。利用该方法推导的退化函数优点在于运动方向是任意的,而不局限于特定方向下的运动。3)、提出了将推导得到的线性运动退化函数作为EM算法的起始值,经过E步和M步的有限次迭代,得到了更加精细的退化函数。该方法提高了红外模糊图像去模糊复原的清晰度,并在实验中得到了验证。4)、针对图像去模糊的复原算法存在振铃效应的现象,提出了循环边界法抑制边界截断引起的边界振铃纹波;并利用改进的受限制自适应复原算法复原图像以及抑制棱边振铃效应引起的纹波。实验表明,该方法在有效抑制振铃效应的同时,突出了图像细节,图像复原效果更加清晰。5)、围绕图像数据的快速传输和图像复杂处理算法的高速处理两个方面的核心问题,研制了一块以TMS320C6678八核DSP为主要处理芯片的高性能信号处理板,并将红外图像的消旋复原算法和去模糊复原算法移植到具有高性能计算能力的八核DSP上。该移植工作充分考虑了并行技术的计算模型、各个内核之间的负载均衡以及核间的通信与同步等,提高了并行性和计算效率。依据图像复原算法流程和算法的计算量,设计了以数据流模型和主从模型的混合模型并行方式。实验测试验证了并行模型设计方案的可行性,基本达到各个内核负载的均衡化,为进一步的程序优化和工程实践奠定了良好的基础。