与常规的二维成像技术相比,哈达玛编码成像技术具有高信噪比的探测优势,可以在微弱光辐射条件下获取较高信噪比的图像。但在强背景噪声的条件下,有效的目标信息往往淹没在噪声中,如何将哈达玛编码技术的多通道探测优势应用到二维微弱光辐射成像中,需要建立相对应的数学模型；围绕哈达玛编码成像理论,如何从光学设计的角度实现哈达玛理论中要求的信号线性叠加探测,需要设计具有针对性的光学系统。因此利用哈达玛变换理论实现编码成像需要解决两个问题,即哈达玛理论在二维成像中提高信噪比的数学模型和高倍率的信号叠加光学系统,本文的研究工作主要围绕上述两个问题展开。详细阐述了哈达玛编码探测的基本理论,讨论了哈达玛变换理论实现二维成像的数学模型。在假定探测器噪声独立于信号,且每次测量的噪声也相互独立的前提下,指出编码成像的信噪比提升与哈达玛编码模板长度n有关,为常规二维成像信噪比的(?)/2倍。本文从实际系统应用的角度出发,确定了最佳编码矩阵为循环S矩阵。分析了在窄视场条件下,平行光束通过多级平凸透镜后的传播特性,设计了多焦距平凸透镜组合的光学系统。该系统在实现光束高倍率汇聚的同时,最大限度的降低了能量损失,满足了哈达玛变换成像系统信号线性叠加的要求。本文利用编码模板和探测器的组合工作模式,实现了系统采集的高度自动化。基于上述理论分析,设计、建立了基于哈达玛变换的二维成像系统,并开展了初步实验。实验结果表明,本文研究的成像系统能实现高信噪比图像重建。