物体产生红外热辐射的同时还会通过热传导、热对流将热量传递到邻近物体或周围环境中,留下体现其行踪的热痕迹。热痕迹的散发有一定的时间性,有些物体的热散发甚至需要较长时间。此前,由于受设备的影响,限制了热痕迹探测的发展。目前,高分辨率、快速扫描的热像仪日益完善,为红外热痕迹探测提供了良好的手段,基于热像仪的热痕迹检测可得到其它手段难以得到的信息。在灾后救援、刑侦、军事等搜索与跟踪领域,若能及时探测到人体目标在物体上留下的热痕迹,并判定出热痕迹产生的时间,即人离开物体的时间,则可分析得出人的行踪,为识别、定位、搜索与连续跟踪提供重要依据。热痕迹在形成与消失过程中,具有接触区域不规则,传递热能不均匀、不确定,复杂的边界条件等特征,很难用具有定解条件的表达式描述,对其形成时间的逆推更为困难,也缺少系统、整体的探测模型和理论分析。对人体目标本身也缺乏系统、整体描述的红外热辐射探测模型,此模型在红外探测、医学治疗、侦探、灾后搜救等领域具有重要作用。为提高红外系统对人体热痕迹的探测和识别能力,本论文在介绍人体组成、十五节段模型和温度调节系统的基础上,从生物传热方程出发,对室内人体表面温度场进行了系统讨论,分析了影响人体表面温度场的主要因素。给出了室内人体红外热辐射的理论计算方法,建立了红外探测模型,为提高红外系统对人体的识别的效率和准确度提供了理论依据,实验结果表明,模型所计算的理论值误差在允许范围内。为提高对红外系统获取热痕迹的判别能力,必须全面考察人体接触物体后加热、离开物体后热痕迹的冷却过程,更准确地得到各参数对红外热痕迹探测过程的影响。本论文建立了人体红外热痕迹理论模型,通过有限元仿真与实验对比分析,研究了温度场与材料热物理参数、接触温度、接触时间的关系,找出了温度场的变化规律,证明热痕迹温度场对材料热物理参数非常敏感。模拟与实测结果基本一致,本论文所提供的模型和结论为热痕迹探测的进一步发展和推广应用提供有价值的参考数据。应用该模型,得出人体目标离开探测物体时间与热痕迹温度场变化的关系曲线,对于判断人体目标行踪具有重要价值。最后,针对人体红外图像低温差、低信噪比的特点,本论文提出基于图像配准的能量叠加算法。通过对目标进行不同角度、方位的探测,对采集的多帧图像进行配准、能量累加,提高目标红外图像的对比度、信噪比,增强目标图像的可识别能力。