毫米波辐射成像技术在遥感、军事、工业、医学、公安、环境监测等领域具有十分重要的实用价值和广阔的应用前景。然而受天线孔径的限制,毫米波辐射探测器获得的图像空间分辨率太低,极大地限制了作用的距离。与先前8mm 波段的研究相比较,本文系统研究了3mm 波段的辐射特性、成像机制和改善图像分辨率的方法,并对金属目标的毫米波辐射探测与识别进行了应用研究,主要工作包括以下五个方面的内容: 1) 华中科技大学微波遥感研究室在1982-1983 年和1994-1995 年所测得的大量微波辐射特性数据,建立了8mm 波段典型面目标辐射特性数据库。作为后续研究,本文进行了3mm 波段面目标辐射特性的测量、反演与建模工作,与8mm 波段面目标辐射特性进行了对比分析与研究。提出了利用最小二乘余弦多项式与三次样条插值对3mm 波段辐射特性数据建模的方法; 分析了3mm 波段地物目标与8mm 波段地物目标辐射特性的差异,得出3mm 地物目标的天线温度及亮温普遍高于8mm 地物目标的结论; 3mm 波段水面亮温的两种反演结果验证了水面亮温的理论计算模型; 验证了3mm 波段地物目标的极化效应与其自身的粗糙程度的关系。在3mm 辐射特性报道少见于国内外文献报道的情况下,3mm 波段面目标辐射测量和辐射特性的研究工作可为国防与科学研究提供数据与理论支持,位于国内前列。2) 毫米波辐射成像具有直观、易于目标识别的优点,而处于大气窗口频率的3mm和8mm 波段辐射成像的对比研究具有巨大的实用价值与重要的理论意义。3mm 波段的辐射成像研究在我国刚刚起步,本文研究了3mm 辐射成像机制,开发出一套基于PC机-单片机控制的可兼容3mm 和8mm 波段的毫米波辐射成像系统,对各类成像参数下的3mm 波段辐射成像效果进行了分析,提出了利用软积分和复合结构形态滤波改善实时成像质量的方法。与8mm 波段的辐射成像相比较,得出了3mm 辐射图像的空间分辨率高于8mm 辐射图像的结论,具有国内先进水平。3) 多源传感器的图像融合是目前国内外研究的热点,图像的融合技术已经涉及到可见光图像、红外图像和SAR 图像等,但甚少涉及到毫米波辐射图像。所以毫米波辐射图像与其它高分辨率图像的融合可获取更多的有用信息,增加决策的科学性与正确性。多传感器图像融合的理论方法和工程实现是一项很有意义的工作,本文对毫米波辐射图像与光学图像的融合方法进行了尝试。提出了毫米波辐射图像与源于光学图像的毫米波辐射模拟图像的基于小波的融合模型,融合图像可以在一定程度上弥补毫米波辐射图像低分辨率的固有缺陷。4) 毫米波辐射图像的复原与毫米波辐射测量数据的反演是一致的。低分辨率的