针对强噪声背景下的复杂时变长信号,提出了一种时频域数学形态学滤波方法。该方法根据信号分量在时频平面上的能量聚集特性,采用短时Fourier变换把时域信号变换到时频域,结合时频二维恒虚警检测和数学形态学理论,在时频二维平面上构造一个掩模函数,对掩模处理后的时频分布作时域重建,可以实现信号和噪声的有效分离。实验结果表明,此方法能够有效提取强噪声背景下的长延时非线性调频信号。