红外弱小目标的检测、跟踪和识别技术是扩展制导武器系统作用距离、加强系统防御能力的关键技术之一。本文着重对天空云背景下的弱小目标检测算法进行了深入研究。首先对实际红外弱小目标图像的特性进行分析,给出了红外图像模型。其次用空域高通滤波、最大中值滤波两种背景抑制算法对三种云背景红外图像进行仿真实验,通过分析得出结论:影响背景抑制性能的主要因素是强云边缘的抑制。再次用单一结构元素形态学抑制云背景,指出该算法无法抑制不同方向的云层边缘。针对云层边缘结构,提出了基于多结构元素形态学红外弱小目标检测算法。详细介绍了该算法的原理及结构,特别是多结构元素的构造,并着重对整个算法进行仿真实验。实验结果表明该算法能更大程度上提高图像的信噪比,单帧检测中候选目标点少,有效提高了单帧弱小目标的检测能力,并且能够适应多种特征的云背景。为后续序列检测与跟踪创造了良好的条件。最后用管道滤波法对单帧检测结果图像序列中的候选目标点进行跟踪,得出目标运动轨迹,从而验证多结构元素形态学红外弱小目标检测算法的有效性。论文最后总结了全文取得的工作成果,并提出下一步的工作展望。