随着数字成像技术的不断发展,如何高效率地分解、表示、提取图像信息成了计算机视觉中的研究热点。计算机视觉综合了图像处理、心理物理学、认知科学、神经生理学等多学科知识,通过二维图像认知三维环境。本文重点针对红外双目雷达系统的研究内容,主要分为两大部分内容：野外复杂背景下的红外多目标检测与跟踪算法和基于稀疏表示的立体匹配算法。第一章：阐述了本课题的研究背景和意义,介绍了稀疏信号表示的国内外研究现状,并分析现有算法的一些问题所在。第二章：介绍了红外目标检测与跟踪的常用方法,包括红外图像预处理、红外目标检测与跟踪等。第三章：提出了一种野外复杂背景下的红外多目标检测与跟踪算法,包括红外背景的快速提取和更新方法,区域生长的种子选取方法及优化方法。第四章：论述了立体视觉技术和一些相关理论,主要包括双目立体视觉的基本原理,摄像机的标定方法等。第五章：提出一种基于稀疏表示的亚像素级立体匹配算法,包括从二维图像提取一维信号,建立过完备原子库,数字分数延时技术的基本原理,一维信号的稀疏分解、亚像素视差的求取及立体测距等。第六章：总结本文的研究工作,对未来的后续研究进行了展望。