激光雷达是传统雷达技术向光学波段延伸而诞生的技术,因其测距精度高而得到了广泛的应用。以单光子雪崩二极管为代表的单光子探测技术逐步向激光雷达领域渗透,形成了单光子激光雷达技术。单光子雪崩光电二极管灵敏度较高、响应速度快,因此单光子激光雷达能够进行公里级的探测,这使得远距离激光三维成像成为现实。现有的激光雷达成像技术有单点式、线列式和面阵式等成像方式,并借助扫描装置进行成像。在角分辨率确定的条件下,随着目标距离的增加,激光雷达对目标的横向细节分辨能力将会大大降低。采用扫描式单光子激光雷达技术,并将其所获取的稀疏三维点云与短波红外图像融合,可有效提高对远距离目标的分辨能力。本文以实验室自研的19元单光子探测器为基础,设计并实现了线列扫描式单光子成像激光雷达,并对激光点云数据后处理技术、激光点云与短波红外图像融合技术等进行了研究。主要工作内容与贡献总结如下:（1）设计并搭建了一种线扫描式单光子成像激光雷达装置。装置采用直接测量光飞行时间法,使用19元InGaAs-SPAD单光子探测器,通过外接光纤拼接为19×1的单光子探测线列。为实现线列照明与探测,设计了一种基于鲍威尔棱镜的线形激光照明与接收光路。使用一维振镜作为扫描部件,基于振镜的软件开发工具（SDK）开发了适用于本文单光子激光雷达装置的振镜控制软件。分析了信号间的同步关系,阐述了装置的使用原理与流程。（2）对单光子激光雷达的数据后处理技术进行了研究。从单光子雪崩光电二极管的工作原理阐明了对回波数据进行直方图统计的意义,分析了测距精度与直方图统计中参数的关系。提出了一种局部阈值提取的信号提取方法,该方法基于直方图信号进行对数处理后的平缓变化特性,并借助加窗滑动求和来提高信噪比。提出了一种目标回波聚类方法,该方法适用于具有多次回波的数据,能够对不同目标产生的回波数据分布进行分离。基于邻域相关性对点云进行了去噪处理。在以上基础上,实现了实时点云处理与显示软件,并进行了户外实验,实验结果表明,该装置能够对1 km左右的目标进行清晰成像。（3）对激光点云与短波红外图像融合技术进行了研究。分析并阐述了激光点云与短波红外图像的标定配准原理。提出了一种提高激光点云分辨率的方法,该方法基于三维坐标插值,借助相邻区域的距离相近特点,并通过融合短波红外图像信息对激光点云进行补全。实验结果表明,该方法能够实现三维点云和短波红外图像的有效融合,可同时获取目标的距离与反射率信息。融合结果可用于目标的分割、识别等任务,将大大有利于目标的探测与识别。