合成孔径雷达(SAR)是在雷达系统基础上发展起来的一种技术,其在军用与民用领域均得到广泛的应用。新世纪以来,公共场合的安全常受到恐怖主义的威胁,因此在人员流动大的场所需要配备安检设备来保障安全。毫米波SAR发射的信号波长短,能穿透人体衣物,无电离辐射,被广泛应用于安检技术中。面向安检的三维成像技术现已成为安检领域中的重点研究内容,其需要对目标做全方位探测,并具备高分辨率、精确补偿、快速成像处理等特点。由于三维成像系统需要做二维合成孔径扫描并且扫描范围大,因此收发天线数量较多,给硬件系统的研制增加了成本。为了获取三维的高分辨率,需要依靠发射宽频带信号获得距离向高分辨,这给成像系统的研制增加了难度;在高度向与方位向则需要形成长合成孔径以实现高分辨,传统SAR的窄波束扫描不再适用。针对安检的实际应用,采用无近似信号处理的方式才能使图像聚焦清晰,传统频域算法如RD、CS算法不再适用于安检成像。另外,安检成像的实时性要求给数据处理提出了一定的挑战。本文以SAR成像为技术背景,采用两维合成孔径扫描的圆柱SAR工作模式,提出对圆柱内与圆柱外场景的三维图像重构算法,并提出了基于GPU的数据快速处理方案。首先,为获取待测场景的全方位信息并实现安检三维图像的高分辨,本文研究了一种圆周柱面的SAR成像体制。在该体制下,高度向采用宽波束条带模式的扫描方式,方位向采用大角度圆周扫描的聚束扫描模式。通过高度-距离两维合成孔径,实现圆柱扫描且达到了成像高分辨的理论条件,单次圆柱扫描即可获取人体的全方位信息。通过一种单发双收的信号收发方式,节省了系统天线个数,可以使系统研制成本降低。其次,针对三维数据精确补偿的问题,本文提出了一种结合距离徙动(Range Migration Algorithm,RMA)与后向投影(Back Projection,BP)的三维成像算法。在对圆柱内场景扫描得到的回波数据进行采样后,用所提算法进行处理,可实现完全无近似的距离徙动校正,进而完成图像精准补偿与聚焦。另外,该算法亦适用于非理想圆柱扫描的成像处理。再次,为解决传统安检单次仅能检测一名人员的问题,本文研究了针对圆柱外场景的成像体制,并提出一种改进圆柱SAR三维RMA成像算法。扩大了圆柱外侧场景的扫描区域,达到同时探测多名待检人员的目的。所提改进的三维RMA成像算法通过两次二维解耦处理实现图像聚焦;其减小了成像计算量,具备了更强的工程适用性。最后,本文利用CUDA技术,将CPU与GPU结合在一起,研究了一种雷达数据的并行处理方案。使用CUDA接口编程的异步执行、流处理等,结合GPU的多线程并行处理,提高了运算效率,实现了复杂计算的快速处理,满足面向安检的实时处理需求。