El empleo de las técnicas de medida mediante ensayos no destructivos por Termografía Infrarroja (TI) permite la evaluación y control de todo tipo de materiales y procesos de forma rápida, sencilla y sin contacto. Por ello, se estableció como objetivo general de este trabajo de tesis el desarrollo de contribuciones al conocimiento de las diferentes etapas del tratamiento digital de los termogramas, así como su aplicación a problemáticas reales y solución a las carencias detectadas. Estas etapas están constituidas por el acondicionamiento de las imágenes térmicas (preprocesado) como paso previo al tratamiento (procesado) digital de las mismas, donde se mejora la identificación de los defectos presentes en el material, permitiendo de esta forma su posterior análisis y caracterización (postprocesado). Los campos de aplicación que abarcan estas contribuciones son variados: los Procesos de evaluación e inspección de soldaduras, los ensayos en materiales compuestos para la industria aeronáutica y las aplicaciones en el campo de la Detección de contaminantes en el medio ambiente y en el campo de la Industria textil militar. El presente trabajo de tesis doctoral ha sido desarrollado en el Grupo de Ingeniería Fotónica (GIF) del Departamento de Tecnología Electrónica e Ing. Sistemas y Automática (TEISA) de la Universidad de Cantabria.