本发明公开了一种窗扫描热成像缺陷检测和层析成像方法及系统。系统工作时，热源和热像仪以固定速度扫描被检对象，热源对被检对象进行加热，热像仪记录被检对象表面加热之后随时间变化的温度信息作为原始数据；对原始数据进行重构，获得被检对象每个点的温度变化序列作为检测信号；采用或产生特定信号作为参考信号；对检测信号与参考信号进行时域、频域和互相关等方法处理，提取时域特征值、频域特征值、互相关幅值特征值和互相关相位特征值等，实现缺陷检测和层析成像。该方法及系统可应用于航空航天、新材料、石油化工、核电、铁路、汽车、特种设备、机械、冶金、土木建筑等领域的装备无损检测、材料表征评估和产品质量控制。