小目标检测作为红外信号和信息处理领域的重要研究方向之一，是目前国内外许多学者正在研究的热点。为了使制导系统有足够的时间反应，要求在很远的距离上就能检测到目标，这就是小目标检测问题。然而，由于远距离下的目标成像面积太小，可检测信号相对较弱，特别是非平稳的起伏背景干扰下，目标被背景杂波淹没，再加上目标无结构、形状信息可言，使得那些传统的近距离目标图象检测和识别方法陷入困境，小目标检测工作变得困难。小目标检测的难度与背景的复杂程度有关。复杂海天背景下舰船红外小目标检测的难点在于背景的抑制。由于目标一般出现在海天线区域，因此海天线的提取对于提高舰船小目标的检测率，降低虚警率，减少检测时间具有重要的意义。本文主要针对海天线提取方法以及复杂海空背景抑制方法的研究而展开的。对于海天线提取技术，本文作了深入的分析和研究，并根据海天线的直线性及两侧灰度的高梯度特点，给出了四种提取方法，经过实验表明，基于Hough变化的提取方法具有良好的性能。对于背景抑制和目标检测部分，本文通过对海浪和云层主体部分、海浪与云层边缘、海天线以及小目标的梯度特性的分析，提出了基于多向梯度的目标检测和背景抑制方法，经过与传统方法的对比实验，表明新方法在检测效果上有明显提高。对于图像灰度阈值分割，本文介绍了多种处理方法，并对部分算法作了仿真试验。最后，对全文的工作和取得的成果进行了总结，对课题中存在的问题进行了分析，并对课题的后续工作进行了展望。