基于被动毫米波成像特性，提出了改进的稀疏表示——圆周中心差(ISR-CSCD)算法来解决被动毫米波图像中弱小目标与背景区分度较弱，目标可提取特征较少的问题。该算法通过改进稀疏表示方法完成背景抑制与目标增强。依据目标与周围背景特征先验，提出了圆周中心差背景抑制算法对检测图像进行背景抑制。 然后，融合改进稀疏表示方法和圆周中心差背景抑制算法的结果得到抑制了背景的目标增强图像。最后，基于恒虚警率的检测方法完成了弱小目标的检测。对不同场景下的毫米波图像进行了实验检测，结果表明，与主流算法图像稀疏表示(SR)法、鲁棒规则核回归牛顿算法(NRRKR)，空时联合分类稀疏表示算法(STCSR)和累积中心与周边差异测量算法(ACSDM)相比，ISR-CSCD算法具有更低的虚警率、更高的检测精度、更强的鲁棒性。对各种虚警率、信噪比之下的毫米波弱小目标检测结果显示，ISR-CSCD检测率相对于其它算法平均提高了约15%。

针对目前毫米波被动成像的图像分辨率很低的问题，提出了一种新的有效的超分辨率算法。通过改进维纳滤波方法，对毫米波图像进行低频分量恢复，将得到的低频分量代替通带内频谱分量，充分利用了图像中的信息，使之具有自适应功能。将改进的维纳滤波的优点和正则最大实验概率(MAP)超分辨率算法外推高频分量的优点相结合，通过正则MAP算法迭代获得外推高频分量，对图像的傅里叶变换作频域校正，再求图像的逆变换，对其作进一步校正，逐次进行上述过程，直到达到提高图像的分辨率的目的。对提出新的自适应超分辨率算法进行了多次实验验证。结果表明，提出的新算法能够增强图像的分辨率，收敛速度快，峰值信噪比高，并且视觉效果优越于维纳滤波和正则MAP算法。实验结果证明了所提出方法的有效性。

被动毫米波金属目标图像识别并自动统计出目标个数是**自动化技术的一个重要环节。给出了毫米波探测目标的简要原理，针对目前有关毫米波被动探测并自动计算出金属目标个数方法的欠缺，首次尝试并给出了被动毫米波金属目标图像处理方案及详细处理过程，在毫米波图像分辨率低的条件下，将图像二值化，用数学形态学对图像进行处理，用Canny算子进行边缘检测并提取图像的边缘轮廓，再用Visual C++6.0开发工具，实现二值图像连通域像素标记算法，搭建起金属目标个数的计数系统。给出系统的定量分析，并与面积法计算目标个数做了对比。经分析，系统具有准确性，且响应时间短。

提出了一种采用电光调制和光子学处理技术的被动毫米波扫描成像方法.该成像方法中辐射计通过电光调制将毫米波信号转换到光波频率，采用光子学滤波器和光电探测器进行信息获取和处理.阐述了毫米波辐射信号光子学处理的工作原理，研究了器件参数对信号转换的影响，分析了该处理方法中系统的噪声特性.依据上述原理设计了一个基于光子学技术的机械扫描式被动毫米波成像系统，获取了基于光子学技术的被动毫米波图像.研究结果表明，所提出的光子学被动毫米波成像方法可以获得类似传统毫米波辐射计成像的效果，并具有带宽高、抗电磁干扰等优点.

以安全检查为背景，研究了近距离被动毫米波焦面阵成像的关键技术.其中包括采用基模高斯波束法结合几何光学法分析系统准光路；设计多波束宽角扫描透镜天线；提出一种新型结构的介质棒天线，该天线易于排成紧密阵列且能够为透镜提供良好的照射；研制工作于Ka频段的高灵敏度、小型化直接检波式辐射计等.给出了20通道被动毫米波焦面阵成像系统的实验结果，表明该系统可用于室内近距离探测人体隐匿物品.

研制了一种工作于Ka波段用于被动式毫米波成像的基于单片微波集成电路(MMIC)的小型化接收机.该接收机主要由毫米波宽带低噪声放大器模块、毫米波小信号二极管检波器和视频放大电路组成.设计、制作、测试了接收机各个组成模块，对接收机的整体特性进行了测试.测试结果表明，该接收机的有效带宽约为7.4GHz、噪声小于3.8dB、增益约为30dB.应用喇叭天线和该接收机获得的一些毫米波图像表明，该接收机可以应用于被动毫米波成像.

针对被动毫米波焦平面阵列中相邻馈源波束存在的重叠区域, 采用相关的方法对相邻馈源的输出进行相关 接收, 产生了新的像素信息, 提出了一种融合干涉测量的焦平面成像方法.该方法将相干和非相干技术进行有效融 合, 增加了被动毫米波多波束成像像素的数量, 提高了成像分辨率.理论分析和仿真实验都表明该方法是有效的.

由于天线的低通滤波效应和噪声的影响, 导致无源毫米波图像严重模糊.针对该问题, 提出了一种改进的非 线性频谱外推算法, 用于无源毫米波图像增强.该算法改变了原算法中非线性滤波的方式, 并结合总变分最小化方 法对图像进行降噪处理.实验结果证明, 较之于原算法, 新算法更有效地改善了无源毫米波图像的质量、抑制了图 像中的噪声.

在研究毫米波无源成像原理的基础上，设计出了简洁的3mm超外差迪克式毫米波辐射计，并进行了成像实验.为了解决毫米波被动成像中由于天线孔径尺寸和衍射受限所带来的固有空间分辨率低的问题，采用了一种改进的最大似然超分辨算法进行频谱外推.实验结果表明该算法有很好的频谱外推能力，对图像分辨率的提高和超分辨性能的改善有明显效果.3mm迪克式辐射计的主要参数如下：中心频率为91.5GHz，带宽为4GHz，温度灵敏度为0.55K，线性度为0.9999.

综合孔径技术己被广泛应用于被动式毫米波成像。由于成像系统的电路需要对天线收到的电信号进行长时间的处理以得到足够多的数据来重建图像,因此成像速度慢是这种方法的主要限制。通过电光幅度调制技术把毫米波调制到激光载波上,带有图像信息的光信号通过光纤传输后再经过透镜可以直接成像。本文从原理上比较了新的电光成像系统和原系统的异同,对于提出的新系统,采用10GHz 的微波调制信号,载波波长为1550日m 的激光进行一维点源成像仿真。成像结果说明了新的电光系统可以得到含有源辐射强度和方向信息的图像,但由于光纤间距远大于光波长,图像的角度范围大大缩小。仿真结果说明新的成像系统可以快速成像,并且通过增加孔径个数可以提高图像的分辨率。