显微热成像技术能够根据温度变化来实现对细微目标对象的非接触成像，是近年来国内光电成像技术领域重要的研究方向。针对前期研制的微扫描显微热成像系统存在的标定过程微位移计算精度低和微扫描系统误差大的问题，本文进行了一些研究，主要工作如下：
　　首先，研究提出了一种基于预处理的频率域图像配准算法。该算法首先对采集的低分辨力图像序列进行图像增强，然后对图像的边缘用Tukey窗函数处理，对其进行傅立叶变换，用图像低频部分的像素通过最小二乘法进行配准。仿真结果表明，改进后的算法解决了传统算法存在的配准误差较大、耗时等问题，提高了系统的性能。
　　其次，提出一种结合图像预处理思想、微扫描原理和通过计算像素相关度进行图像插值的方法。该方法首先是通过系统按标准2×2采集四幅显微热图像进行预处理，对经过预处理的第一幅图像进行像素相关度插值，用剩余三幅经过预处理的微扫描图像的对应像素值对插值后的图像进行噪声削弱、像素补偿。仿真结果表明，该算法重构后的图像质量得到改善，明显优于传统的图像插值算法。
　　最后，提出一种基于梯度运算的误差补偿插值重构算法。该算法首先由非标准的欠采样图像得到近似标准的欠采样图像；随后用像素点梯度运算完成图像初始插值过程，最后用近似标准的四幅位移图像的相应像素值对梯度运算后插值形成的高分辨力图像进行噪声削弱、误差补偿。仿真和实验结果表明该算法可有效解决第四章算法存在计算过程复杂、实时性差、重构图像边缘模糊的问题。
　　论文的研究解决了原系统存在的两个问题，为实现低成本高性能的显微热成像系统提供理论与技术基础，促进显微热成像技术的发展，部分方法可直接应用于其它光电成像系统以提高其性能。