激光成像在多个领域中应用广泛，其成像时包含一系列的信号和信息处理过程，会对成像质量造成关键性的影响，并在成像信息运用的过程中起着关键性作用。文中主要针对典型激光成像处理技术进行综述性研究。首先，讨论了典型成像体制的激光成像处理技术特征，按照信号处理和信息处理两个阶段归纳了主要的共性处理方法和内容。其次，分析了激光信号去噪、辐射与几何校正和激光点云处理技术，激光测距、图像重建、目标检测的信息处理技术的发展现状，研究了典型处理技术特别是基于深度学习的激光成像智能处理技术的实现过程。最后，分析了激光成像处理技术的发展需求和未来发展方向，希望能对激光成像的相关研究带来一定的参考作用。

在面阵扫描成像激光雷达中，阵列光束照明与棱镜扫描相结合实现了高能量利用率、高分辨率和宽探测视场，但阵列子光束倾斜入射棱镜，破坏了光束传输的旋转对称性，棱镜对子光束偏转能力存在差异，规则光束阵列产生了形状畸变，导致光束指向误差，影响点云位置精度。首先，将阵列光束与棱镜结合的圆锥扫描方式分解为多角度入射多波束并行扫描，通过所有子光束的传输特征来综合表征阵列光束传输特征；然后，采用三维矢量光学方法推导了阵列光束在棱镜中的传输过程，建立了子光束指向变化与棱镜扫描角度的关系；最后，通过对机载激光雷达棱镜扫描成像过程的数值仿真，建立了光束指向变化与点云数据质量的联系。仿真结果表明：阵列光束(3×3)棱镜扫描系统在航高0.5 km时，光束阵列畸变导致平面误差RMS约为5 cm，并随航高呈线性变化；斜率约为0.1 m/km，并随着阵列光束规模和子光束角间距增加点云平面精度随之下降。通过对棱镜扫描过程中光束阵列畸变规律掌握，为后续机载飞行试验数据的校正、阵列光束结合多棱镜扫描系统的设计提供了基础。

激光成像技术能获得精细化的空间信息，在解决超低空海洋环境背景下的目标探测与识别时具有独特的优势。文中基于海谱波动模型和激光海面回波反射特征的模拟，仿真分析了探测系统的视场角和入射角参数对海面回波特征的影响，对比分析了宽视场和窄视场在不同海况下的激光回波特征，并对比窄视场成像探测系统对目标反射和海面反射的空间分布差异。提出了一种数字化阵列激光扫描成像探测系统，该系统通过电控阵列激光分时高速工作可实现周向360°的固态扫描探测，并通过高速AD采样获取数字化的回波幅度和距离阵列。针对弹目高速交会的工作特点，提出了帧内判定，帧间累积的低空海背景目标识别方法。该方法通过直通滤波、数学形态学滤波、目标形态特征等方法能快速滤除海背景杂波，保证弹载探测识别的实时性和可靠性要求。通过不同交会条件的仿真验证，该方法对不同海况下的识别准确率的平均值为96.9%。

雪崩光电二极管（APD）是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中，盖革APD的工作电压高于击穿电压，利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测，也被称为单光子雪崩光电二极管（SPAD）。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7 μm光谱范围内有高量子效率，是1.06、1.55 μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装，制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化，在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理，在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展，并对未来发展方向进行了展望。

为了解决现阶段开展水下探测工作时存在的照明距离短、光谱范围窄等问题，建立了水下半导体白激光成像系统，并对该系统在不同光源及不同条件下采集图像的质量进行分析。将基于红绿蓝（RGB）三基色半导体激光器合成的功率为220 mW、色温为6469 K的白激光作为水下照明光源，分别与红、绿、蓝三种单色激光及LED白光光源在不同条件下的水下成像效果进行对比。对于不同水下光源采集的图像，使用不同算法对其进行处理、分析及质量评价。实验结果表明：半导体白激光作为水下光源，采集的图像不仅在细节信息及结构完整性上优于LED白光光源，同时在目标物色彩还原度以及边缘特征信息完整度方面也优于单色激光。半导体白激光具有能量集中、显色性强、光照度高的优势，其光源性能可满足水下低照度的成像要求，在相同的成像系统及成像距离下可获得真实性更强、质感更好、目标物特征信息更多的图像。

针对激光引信易受云雾等气溶胶环境的干扰问题，提出了一种基于阵列激光波形特征识别的抗干扰方法。根据脉冲激光在气溶胶环境的散射特性，理论分析了发射脉冲宽度以及视场角对系统在干扰环境中目标识别的影响，仿真了目标处于干扰环境中的波形时域特征，并通过实验样机对仿真结果进行实测验证。基于回波波形特征，设计了一种窄视场阵列激光回波特征数字化识别的探测系统方案，并通过虚拟样机仿真技术获取了2°分辨率的目标和云雾的回波阵列数据。数据分析结果表明，由于目标形体和云雾弥散体的物理差异，目标回波阵列的能量方差极值及均值都大于云雾，通过设定帧内回波阵列的能量方差的阈值和帧间方差累计的方法能有效提升激光引信抗干扰性能。文中的仿真和实测结果都为基于阵列激光波形识别的抗干扰方法的有效性提供了理论和实验依据。