毫米波成像可用于安检、飞机盲降、战场环境成像等领域,是当前的研究热点。目前,被动毫米波成像系统多采用多通道扫描体制实现快速成像,但存在通道一致调试较难以及成本较高等问题。本文尝试结合压缩感知理论,完成单通道被动毫米波编码成像系统,主要围绕编码和图像重构方法等开展研究,主要工作如下。(1)完成了毫米波单通道编码成像方案的设计。在分析被动毫米波成像机理的基础上,对单通道编码成像的光路进行了分析、计算和设计,结合压缩感知理论,建立了毫米波单通道编码成像数学分析模型。(2)完成了基于LDPC码校验矩阵的毫米波单通道成像编码模板设计。在分析比较Hadamard矩阵、循环S矩阵等几种典型测量矩阵基础上,结合实际工程实现的需求,提出采用基于PEG—准循环构造法的LDPC码校验矩阵作为编码模板的测量矩阵,仿真结果验证了其满足压缩感知测量矩阵的基本条件并相较其它方法具备重构性能优、结构性强、可循环性的优势,同时完成了实际基于LDPC码校验矩阵作为编码模板的硬件设计。(3)采用TV正则化的结构聚类超分辨图像重构算法实现单通道编码成像的图像重构。在深入研究多种基于压缩感知图像重构方法基础上,重点研究稀疏表示下毫米波图像的超分辨率重构,对比联合K-SVD字典的稀疏表示方法和结构类聚方法的重构性能,并在结构类聚超分辨方法基础上采用TV正则优化对算法进行优化,仿真结果验证了该方法的有效性。