在低照度及高噪声环境条件下,普通成像方法成像质量差甚至无法分辨出图像中的目标物体。本文从改变成像方法入手,研究了基于编码测量的高灵敏成像方法。基于编码测量的高灵敏成像方法是一种光信号的编码调制及多通道探测技术,它通过编码调制元件对多个像元的光信号编码调制来进行组合测量,然后解码重建出实际场景图像。本文主要针对编码算法以及系统实现两个问题开展研究。编码算法就是编码矩阵的选择问题。传统的哈达玛循环S矩阵编码虽然在哈达玛变换光谱仪中获得了运用,但是对信噪比的改善作用并不是很理想,文中提出了互补S矩阵编码成像、全哈达玛矩阵编码成像以及最大光通量矩阵编码成像三种新的编码算法。互补S矩阵编码成像是在循环S矩阵编码成像的基础之上改进的一种双矩阵编码算法,它通过两个矩阵的编码结果相减大大削减了杂散光以及暗电流等噪声;全哈达玛矩阵编码成像是使用双矩阵编码来实现理论最优矩阵哈达玛矩阵的一种编码算法;最大光通量矩阵编码成像是使进入探测器的光通量达到最大,从而提高信噪比的一种编码算法。本文对这些算法都进行了降噪理论分析和成像仿真实验,结果表明新提出的三种编码算法都有效的提高了信噪比,改善了成像质量。针对系统实现问题,首先解决了光聚焦和光的低损耗两个问题并完成了光路系统的搭建;然后完成了利用DMD以及控制系统进行光信号的编码调制、利用放大器和滤波器进行信号处理、利用Labview控制数据采集盒采集信号数据、利用Matlab对数据进行运算并重建图像等等研究工作;最后利用搭建的基于编码测量的高灵敏成像系统实验平台对文中提出的编码算法进行了实验验证,实验结果符合预期要求。