热红外高光谱异常目标探测是指在没有目标先验光谱信息的情况下将目标从背景中分离出来的技术,与可见光、短波红外高光谱目标探测相比,热红外高光谱影像可以提供物体热信息和物体发射率信息,可实现昼、夜观测,在矿物、气体等探测中比可见光更优越。然而,现阶段公开数据仅有卫星热红外数据,热红外高光谱成像仪由于价格昂贵,目前尚无公开的基于光谱仪的热红外高光谱数据。此外,由于热红外研究涉及复杂的大气校正和地表参量的反演机理,使得基于地表参量的热红外高光谱异常目标探测研究仍处于发展阶段。地物发射率信息表征地物的物理性质,其高光谱特性可以用于探测和识别目标。地物的发射率光谱值多集中于0.8-1之间,相比于可见短波红外波段,地物之间的发射率光谱对比度较低。另外,热红外影像在成像时容易受到大气的和仪器噪声的干扰,导致影像的噪声复杂,信噪比较低,使得地物的发射率光谱对比度进一步降低,同时噪声也会掩盖掉部分光谱特征。因此,基于光谱差异的高光谱异常探测算法难以将热红外影像中的异常和背景分离。基于以上,进行热红外高光谱异常目标探测研究主要存在两个难点:（1）热红外高光谱影像异常探测数据集构建。（2）突破低的地物发射率光谱对比度和大的影像噪声,建立异常目标探测模型。本文利用Hyper-Cam热红外高光谱成像仪采集数据,针对热红外高光谱影像发射率光谱对比度低和影像噪声大的问题展开研究,其主要研究内容和创新如下:（1）从噪声和发射率光谱的角度分析热红外影像的特点,构建三套航空热红外影像和两套地面热红外影像数据集;（2）分析总结典型的高光谱异常探测算法的优缺点,重点分析基于低秩稀疏理论的异常探测算法;（3）基于热红外高光谱影像特征,提出联合发射率和低秩分割的异常探测方法（Emissivity and a segmented low-rank prior anomaly detection,Ea SLRP）,解决了热红外影像发射率光谱对比度低和噪声大使得影像背景异常目标难分离的问题,并通过五组热红外高光谱影像数据集中证明方法的有效性和优势。本研究提出联合发射率和低秩分割的异常探测方法实现热红外高光谱影像中异常和背景分离,在热红外高光谱异常探测研究领域具有重要意义,为热红外高光谱异常探测提供理论和应用支撑。