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毫米波综合孔径成像辐射计利用小口径天线组成的天线阵对目标场景的毫米波辐射信号进行高灵敏度测量，通过阵元间的复相关运算测得场景的可见度函数（互相关函数），并反演出目标场景的亮温分布图像。与传统实孔径成像技术相比，综合孔径成像技术具有更高的空间分辨率和较好的实时性，可在沙尘、烟雾、夜晚等恶劣条件下对隐匿的金属目标实现高分辨率实时成像，已被广泛应用于军事、导航、医疗和交通安检等领域。受近场球面波的影响，近场条件下的综合孔径成像机理发生变化，基于远场近似条件的传统综合孔径成像方法已不再适于对近场综合孔径进行准确的图像反演。因此针对近场综合孔径的成像特性开展毫米波综合孔径近场成像技术研究，确立适于近场综合孔径成像的成像方法是非常有意义的。论文围绕提高毫米波综合孔径辐射计的近场成像性能开展了研究，主要包括以下几个方面的研究内容。 (1)毫米波综合孔径近场成像特性、建模仿真和天线阵布局等方面的研究。由于在近场成像中成像距离并不满足远场观测条件，使得基于远场近似的综合孔径成像方法无法直接用于近场综合孔径成像。论文首先对近场条件下的综合孔径成像特性进行了分析，包括自然辐射信号的相干性分析、近场球面波的影响及其补偿方法，天线阵布局及其设计准则等。为对综合孔径近场成像进行直观的描述，在笛卡尔坐标系下对近场综合孔径的成像过程进行了仿真建模，通过该模型可以方便的分析研究各系统参数的改变对最终成像结果的影响。 (2)毫米波综合孔径近场成像方法研究。由于近场条件下综合孔径成像机理的改变，传统的综合孔径成像方法已不再适于对近场综合孔径进行准确的图像反演。在近场综合孔径成像中，基于相位补偿的成像方法通过重建可见度函数与场景亮温分布之间的傅里叶变换关系实现近场综合孔径的图像反演，但对于占据较大视场范围的展源目标存在较大的反演误差。而基于数值计算的成像方法通过对综合孔径成像进行准确的模型构建和数值求解实现近场场景图像的准确反演，是目前一种行之有效的近场综合孔径成像方法;论文主要对基于以下两种模型的近场综合孔径成像算法进行了研究。 1)一维G矩阵成像模型。针对传统综合孔径成像模型中对系统G矩阵的欠准确描述，依据近场综合孔径成像的特点，对模型中的系统矩阵G进行了改进，构建了准确的近场综合孔径成像G矩阵，使得G矩阵成像模型能够准确应用于近场综合孔径成像反演。并借助数值求解算法对改进的成像模型进行了求解与仿真分析，如MP广义逆法，正则化反演法以及基于CS的稀疏反演法;结合实际成像中可见度函数观测存在误差或为稀疏观测的情形，对反演结果进行了对比分析。 2)二维分离D矩阵成像模型。针对一维G矩阵成像模型的不足（矩阵G的维数较大），提出了一种二维分离D矩阵成像模型，并针对该模型设计了一种快速的二维综合孔径成像反演算法。与基于一维G矩阵成像模型的成像反演算法不同，该二维成像反演算法中数据变量均以二维矩阵表示，有效降低了模型中变量的维数，便于对近场综合孔径成像系统实现大维数二维图像的快速反演;并可有效利用二维图像T的实际物理意义在反演过程中对反演图像的噪声进行抑制。 (3)基于CLEAN的毫米波综合孔径图像增强算法。由于近场综合孔径成像系统存在不一致的点扩散函数(PSF)及实际观测中存在不同程度的观测误差，使得各成像算法的反演图像中均存在不同程度的图像模糊与噪声污染。为对近场综合孔径的成像结果进行准确的目标增强与恢复，论文在传统CLEAN算法的基础上提出一种自适应的CLEAN图像增强算法，算法根据目标的方位自适应选取与其相匹配的PSF，有效克服了近场不一致的PSF给反演图像带来的误差。该算法在准确恢复出目标信息的同时，也较好的去除了图像中的噪声，对近场综合孔径的成像结果具有良好的目标增强与图像去噪效果。 (4)设计实现了一个基于二元干涉仪的双通道毫米波综合孔径成像系统，借助该成像系统对近场毫米波综合孔径成像进行了初步的实验验证。并利用MFFT反演法和G矩阵反演法对成像参数敏感性各不相同的特点，研究了一种实用的综合孔径成像参数估计及校正方法。对于无法获取准确参考图像的毫米波成像系统，可借助该方法对实际反演图像进行较为客观的评价。