随着光电子技术、计算机技术和探测器技术的不断发展,自动目标识别技术应用越来越广泛。而红外弱小目标检测则一直是自动目标识别系统中重要的也是非常困难的研究课题。目标检测模块处于自动目标识别系统的最前端,其性能的好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。复杂背景下的弱小目标,其几何结构形状特征和灰度特征均不显著,并且目标通常只有几个或是几十个像素大小,同时背景杂波的干扰使得检测变得更为困难。本文针对海天背景下红外图像特性和弱小目标的特点,对弱小目标的融合检测进行了深入的研究,主要研究工作如下：基于先检测后跟踪的红外小目标检测过程一般分为预处理、分割、多帧确认等。本文针对海天背景的特点设计了一种红外低信噪比的海面小目标检测方案。首先在综合比较多种预处理的基础上,采用了中值滤波进行预处理,中值滤波与其他滤波方法相比,处理后的图像具有明显的信噪比增益优势。海天线检测在海天背景图像以及图像序列检测中一直以来占据着十分重要的地位,在本文中,针对海天线检测提出了一个基于水平投影的二层结构以及改进后的霍夫变换相结合的复合方法。在第一层,作为预处理步骤,在位于海天线地区使用水平投影法,以减少复杂背景的干扰。在第二层,使用基于Hough变换的检测算法检测出海天线区域。实验结果表明,文中提出的方法实施快速、鲁棒性强,对可见光图像、红外图像有很好的适应性。在最后章节,主要研究了基于图像序列的运动小目标检测技术。在这里,采用基于邻域判决的方法,即根据目标运动的连续性和规律性,利用相邻帧中可疑目标之间的位置关系进行检测的方法,对前面处理过的二值图像进行了跟踪监测,并在实验中取得了比较理想的效果。