红外热成像技术是当前夜视技术发展的主流技术,作为一种发现、探测、识别热目标的手段在军事和民用领域都获得了广泛的应用。热释电红外焦平面阵列是当今铁电非制冷红外热成像技术发展的主流。然而热释电红外焦平面阵列非均匀性的存在严重影响了其成像质量,难以满足实际应用上对图像质量的要求。继续提高探测器件的研制、生产工艺水平,实际降低器件的非均匀性,投资巨大、收效较慢。实时的非均匀性校正技术的发展和应用解决了这个困难。非均匀校正技术可分为两类:启动时应用校准图像定标的基于参考辐射源的非均匀校正技术和对参数漂移进行连续校正的基于场景的非均匀校正技术。基于参考辐射源的非均匀校正技术需要根据参数的漂移每隔一段时间停机进行重新校正,同样也需要一套昂贵的装置。正是基于这些原因,基于场景的非均匀校正技术变得越来越受欢迎,常值统计约束算法在基于场景的非均匀校正技术中被经常应用,常值统计约束算法在不需要事先用定标图像定标等处理的情况下可以对图像的偏置和增益误差进行校正,更为重要的是常值统计约束算法的模拟校正电路更容易集成到探测器的芯片上。本文研究的主旨是:通过所设计的成像系统,获得红外图像序列,在数字和模拟仿真平台上对可进行片上实现的常值统计约束(CS)算法进行理论和应用两方面的仿真验证,为将CS算法模拟校正电路集成到探测器上的片上实现奠定理论基础。本文首先从基本理论入手,对红外热成像系统的基本成像原理、铁电非制冷红外技术和热释电红外焦平面阵列非均匀性校正算法展开研究。其次,对所设计的基于DSP+FPGA的红外实时图像采集系统,从硬件结构和软件结构两方面进行了详细的介绍。系统中,DSP实现了图像处理和系统处理流程的主控核心功能,FPGA实现了数据采集、转储、显示及系统处理流程的从控辅助功能。最后,进一步研究了常值统计约束算法(CS)的校正原理,应用采集到的红外图像序列,在MATLAB数字仿真平台上对CS算法本身的理论正确性和有效性进行了验证;设计了CS算法片上实现的模拟校正电路,在Cadence模拟仿真平台上对该电路在片上实现的可行性进行了验证,仿真结果表明该电路的性能达到了预期目标,可采用0.5μm CMOS工艺进行硬件电路实现。