传统意义上的光学图像信息获取,通常基于阵列化光电探测芯片对成像光场强度特征感测响应加以实施。如何快速复原所记录的光场强度分布所包含的波前信息并用于辅组成像探测操作,迄今为止,作为一个研究热点受到广泛关注。传统波前成像系统一般包含两种功能性光学组成,其一涉及高效获取光学强度图像,其二针对波前快速检测以及面向成像探测效能提高的波前反馈校调。基于波前测调的传统波前成像系统,具有外形尺寸和结构重量大,驱控及图像信息处理较为复杂和迟缓,目标和环境适应性相对不足等缺陷。发展具有轻量化、小结构尺寸、波前测调与光学成像一体化的波前成像探测技术,已日趋重要和迫切。本文针对波前成像所涉及的若干关键问题,开展基于电控液晶微镜阵的红外波前成像和图像重建方法研究。主要内容如下:首先基于向列相液晶材料良好的电光性质,以液晶双折射效应及弹性连续体理论为基础,开展单元电控液晶聚光微镜在不同驱动电压,以及改变液晶层厚度时的典型电光特征等仿真研究。进一步分析了液晶微腔中的液晶分子,受电场驱控的指向矢分布行为。根据仿真结果,利用常规紫外光刻和湿法蚀刻手段,制作了电控液晶微镜器件,作为发展红外波前成像相机原型中的关键性微纳控光结构件。构建液晶基红外波前成像原型相机。针对现有商用M1920型非制冷红外相机,使用常规软件对相机结构精确建模,设计和制作出可与电控液晶微镜阵匹配的系列化结构框架,在此基础上有效构建了红外波前成像相机原型。针对红外波前成像相机原型中的液晶器件在不加电状态下,所拍摄的照片中出现模糊图像现象,根据Zernike矩在单位圆内的正交性和基于高阶态表征图像能力,提出利用Zernike不变矩开展图像重建基本方法。结合标准字母“E”的仿真重建结果,分析重建阶数对重建图像质量的影响,确定最佳重建阶数指标。通过使用红外波前成像相机原型在其液晶结构处在不加电状态拍摄典型目标并成功重建图像,进一步验证基于波前处理的红外成像可行性。通过调变红外波前成像相机原型中的液晶控光结构上的驱控电压,利用共形光学和光电架构,构建和评估具有二维红外平面成像和波前测量两种工作模式的红外波前成像系统。通过深入开展三种波前重建算法研究,对红外入射波前进行仿真分析,给出算法的复原时间和均方根误差等参数特征,在此基础上确定相对适用的红外图像重建算法。利用红外波前成像相机原型开展典型目标模型成像测量与波前复原,为红外波前成像技术持续发展提供关键性基础数据。