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太赫兹波(Terahertz wave,THz wave)具有安全性、光谱分辨特性、穿透性和高分辨率等物理性质,可以作为成像信号源,为无损检测、生物医学、安检和军事等领域提供了新型的成像手段。由于目前大多数的太赫兹成像系统采用了光栅扫描方式,使得采集数据量大且时间较长,在实际应用中受到了严重制约。为了提高太赫兹成像速度,可以对硬件进行改进,但花费的成本更高且难度较大。从软件上可以采用更高效的成像算法,难度相对较小且更加经济高效。论文开展了反射式太赫兹成像实验得到了印刷电路板的图像,提出了基于压缩感知的时域太赫兹光谱和图像重构算法,并利用Matlab验证了算法的有效性。论文完成的主要工作包括:(1)研究了用于重构一维时域太赫兹光谱的正交匹配追踪算法(Orthogonal matching pursuit,OMP)。研究了信号的稀疏表示原理、压缩感知的数学模型、测量矩阵和重建算法的设计方法。阐明了算法的基本原理和实现流程,并对理想一维信号和脉冲太赫兹时域光谱进行了重构,结果表明利用约20%的测量数据即可近乎完全地实现重构。为了快速得出测量次数的大致取值范围,确定了选择最小测量次数的计算条件。(2)开展了反射式太赫兹成像实验。介绍了成像系统各组成模块及功能,阐明了系统的工作原理、实验步骤和成像过程。以小型印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)为实验样本,得到了分辨率为0.2 mm、直径约为3 mm的PCB局部圆形图像,并根据信号强度及图像颜色,判断出了对应的PCB区域表面结构和材料属性,验证了太赫兹成像在PCB表面微观检测领域的应用潜力。(3)研究了基于离散小波变换的WOMP(Wavelet OMP)算法用于重构二维太赫兹图像。采用Symlet小波作为稀疏变换基,并阐明了算法的实现流程。以256×256像素的Lena灰度图像和PCB局部太赫兹灰度图像进行了重构验证,结果表明WOMP算法能够实现采样率为0.6的良好重构,可节省约40%的测量数据,即从理论上可以提高40%的成像速度。对重构图像进行了中值滤波和色彩增强处理,能够提高重构图像的平滑度和可辨识性。