近年来海上交通与作业的需求日益增加,目前海上红外目标识别与无人船避障技术已经成为各国研究的热点。红外成像系统与可见成像系统相比,具有环境适应性优,识别伪装目标能力强,以及全天候使用等优势,但信噪比和对比度低的特点使其在海面目标探测过程中,存在较为复杂情况,例如背景噪声类型复杂,目标所占像素少,弱小目标容易淹没在噪声中等,探测系统的捕获精度与稳定性依然会受到严重影响。针对上述难点,本文针对海上红外图像噪声类型提出了一种基于引导滤波的海上红外图像预处理算法,引入了一种基于梯度值的自适应权值并对算法进行优化,结合相关目标跟踪算法对所探测目标进行目标捕获定位。以MATLAB为平台对算法实现仿真建模,对视频逐帧取样得到图像序列,验证了算法的跟踪情况。由仿真结果可知,相对于除引导滤波以外类似典型图像预处理算法,优化后算法可以实现信噪比提高10dB。本文采用FPGA作为图像采集单元的驱动芯片,其全称为现场可编程门阵列,通过研究设计一套可行的硬件系统。在软件设计过程中,基于硬件FPGA的考虑,充分适用了ISE集成开发环境,开发设计的软件总体包含图像采集、图像缓存、图像算法与图像显示输出4个模块。作为本系统的核心处理芯片,FPGA首先完成了对红外相机输出图像的实时采集,而后对采集到的图像进行预处理,提高了跟踪算法对图像中目标的探测精度,最终基于处理结果图像运行跟踪算法,完成对目标的探测捕获。搭建硬件实验平台,以海上无人船系统为平台进行实验,实验结果表明,采用本文算法预处理与相关目标跟踪算法相结合实现目标探测定位,具有较强的鲁棒性,滤波后跟踪位置与真实位置基本重合,探测目标的准确率高于98%。