由于受红外探测器件材料、成像机理及环境的影响,红外图像往往具有动态范围较小、图像对比度低、噪声较大、细节模糊等特点,这对图像的观察、特征提取和目标识别等工作往往会产生严重的影响。本论文课题结合Retinex算法优势与红外图像特点开展图像增强及实时实现研究。Retinex算法与传统增强算法相比,在动态范围拉伸、颜色保真和细节增强等多个方面具有优势。在对Retinex算法进行深入研究的基础上,针对红外图像整体灰度值偏暗、对比度低、噪声偏大的特点提出了基于引导滤波的非下采样小波变换Retinex图像增强算法。利用非下采样小波变换多尺度的特点,结合引导滤波的边缘性,实现了基于引导滤波的非下采样小波变换Retinex图像增强算法。不同于传统Retinex增强算法所使用的核函数,引导滤波的窗口系数还引入图像源本身,能够根据窗口像素的均值和方差调整输出权重值,实现图像增强。本文设计了基于FPGA的红外图像预处理系统,通过硬件描述语言Verilog HDL实现各功能模块的连接,完成红外图像接收、预处理和显示的功能。考虑到FPGA时序特点和预处理系统实时性要求,对现有Retinex图像增强算法进行优化,提出并实现了一种适应于FPGA时序要求的Retinex算法进行红外图像增强处理。利用搭建的红外图像预处理系统对本文提出的Retinex算法进行红外图像增强处理实验,实验结果表明增强后图像动态范围提高、对比度增强、图像清晰,并且可以达到实时处理要求。