红外小目标检测与跟踪是红外预警、红外制导等技术的核心所在,在军事国防领域有着广泛应用。一个完整的红外小目标检测与跟踪系统包括图像采集、图像预处理、目标检测、目标跟踪四个部分。本文主要针对红外小目标检测与跟踪过程中的虚警抑制问题和目标遮挡问题展开研究,具体内容如下:针对检测中的虚警抑制问题,本文提出一种基于导向滤波和数据关联的红外小目标检测方法:首先利用导向滤波抑制背景杂波,根据一组自适应增益调节系数增强目标,并经适当的阈值分割获取空域中的候选目标位置;然后根据空频域检测中虚警位置的分布差异,基于最小欧氏距离准则抑制检测虚警;最后通过帧间数据关联描绘目标轨迹,实现对红外序列中小目标的检测和定位。针对跟踪中的目标遮挡问题,本文提出一种结合稀疏表示和转移受限粒子滤波模型的红外小目标跟踪方法:首先建立遮挡约束下红外小目标的稀疏表示模型;然后在红外图像显著先验信息的限制下,进行目标状态预测和粒子转移、采样;最后,建立基于目标样本粒子稀疏重构误差差异性的粒子滤波观测模型,并结合在线模板更新策略实现对目标的状态估计与跟踪。理论分析和实验结果表明,本文算法对于天空背景下絮状云层、云天交界等灰度突变位置的虚警具有较好的抑制效果。在跟踪过程中,能通过目标稀疏表示模型中的遮挡系数较好地表征红外小目标实际受到遮挡干扰的区域,在复杂云天背景下实现了对红外小目标稳定而准确的跟踪。