太赫兹成像是太赫兹技术的一个重要分支,在无损检测、安检和生物医学等领域发挥着重要作用。太赫兹探测器是太赫兹成像系统的核心器件。受到阵列探测器制备成本高,技术难度大等限制,目前太赫兹成像面临成像效果差,噪声高等突出问题。与阵列成像技术相比,基于压缩感知的太赫兹成像技术利用单像素太赫兹探测器,在远低于奈奎斯特采样率条件下实现图像采样并复原,具有成本低、成像效率高等突出优势,但信号采集过程中的大量噪声给压缩感知成像带来了巨大挑战。本论文开展了基于压缩感知的太赫兹成像系统的噪声性能研究并提出了优化方案。主要研究内容和成果如下:1.利用ZEMAX软件建立了基于压缩感知的太赫兹成像系统模型用于采集压缩信号,进一步研究光源和光路主要参数对重构图像信噪比影响。通过仿真,首先获得了点光源条件下的重构图像峰值信噪比(PSNR,Peak Signal to Noise Ratio,PSNR),分析了不同光路参数包括点光源发散角以及成像物体和掩模板的间距对重构图像PSNR的影响。然后分别研究了高斯源和混合源条件下重构图像PSNR。仿真结果表明:1)对于点光源,发散角增大,成像物体和掩模板的间距减小,有利于改善重构图像的PSNR,PSNR值最大可达到50dB;而对于点光源的组合源,PSNR最优值为13dB;2)对于高斯源,其束腰增大,照射到掩模板上的太赫兹光束不均匀性减弱,有利于改善重构图像的PSNR,PSNR值最大可达到50dB;3)为消除源不均匀性引入的噪声,提出了光源噪声优化方法,优化后有效降低由源引入的图像噪声。对于点光源的组合源,优化后能够完整清晰地重构出物体图像,图像PSNR最大可达到50dB。2.考虑系统边缘衍射效应,利用时域有限差分法FDTD软件仿真模拟了物体重构图像。发现重构图像的PSNR值远比ZEMAX软件同样条件下的PSNR低。对比研究发现:对于高斯太赫兹源,光源参数对PSNR的影响与ZEMAX软件结果一致,但最优PSNR值约为ZEMAX条件下的50%。掩模板镂空部分边缘的衍射,导致部分光束不再保持准直。在光束聚焦的过程中,聚焦点发生改变,这使得单点探测采样数据变差,最终导致重构图像峰值信噪比降低。3.基于100GHz和250GHz VDI光源和单元太赫兹探测器搭建了太赫兹成像系统,测量了实际光源参数对重构图像PSNR的影响,验证了光源噪声优化方法的可行性。实验结果表明:VDI太赫兹源发出信号在远场是高斯太赫兹光,且存在不均匀性。100GHz源比250GHz源更加不均匀。利用光源噪声优化方法后,100GHz的重构图像PSNR可提高一倍左右,从6.8dB提高到13.2dB,而250GHz光源下,PSNR最高可达到20.5dB。实验结果表明,对于高频率太赫兹成像,提出的优化方法更有效。