超表面作为一种高效实用的手段广泛应用于对电磁波的调控,并开发了很多功能器件。基于超材料的超透镜、隐身斗篷、波束偏折、波束分裂、电磁波聚集、雷达散射截面缩减等都得到了充分研究。可编程超表面将超材料的物理特性和数字域控制联系起来,通过控制编码序列改变超表面的功能从而实现电磁波的实时调控。基于超材料的微波加密成像是一种典型的图像加密方法,加密过程涉及到的属性例如波长、距离、极化方式都可作为加密系统的多维密钥。本文系统地介绍了超材料微波成像的实现方法及信息机密的典型方式,包括超表面成像算法、线极化复用编码超表面成像的实现、圆极化成像方法、以及可编程超表面成像的设计,基本涵盖了微波成像的主要方面。同时还探讨了馈源信号、成像距离、极化状态等作为密钥对信息提取的显著影响。本文的主要研究内容和贡献概括如下:1.提出了微波段的编码超表面成像算法。通过介绍常用的相位恢复G-S算法并且通过惠更斯-菲涅尔原理构建运算矩阵,通过矩阵变换的方式将其应用到微波频段。为了克服G-S算法易陷入局部最小值等不足,提出和使用多目标遗传算法NSGA-II和G-S算法级联的设计方法对结果进行进一步优化;基于数字编码超表面提出了优化量化相位的成像算法,将相位量化应用到优化循环中减少后期相位量化带来的信息损失。2.提出和设计了一种基于各向异性超表面的线极化复用成像。基于传输相位实现原理对单元进行设计,通过相同结构层的堆叠实现了全相位空间透射电磁波的调控。面对单元部分相位随尺寸剧烈变化的缺陷,相位量化尽可能使用其相位梯度变化平缓的区域。通过单元的设计实现了正交线极化的独立调控,完成了超表面在正交方向极化加密成像。为了体现微波成像多重密钥体系,重点探讨了馈源和距离作为信息提取密钥对于成像图案效果的影响。3.设计和实现了微波段圆极化超表面字母成像。利用几何相位（P-B相位）的原理设计了圆极化成像超表面,即通过旋转单元得到不同的相位单元组成超表面。通过合适的方法等效圆极化喇叭的不均匀波前,提前将馈源信息在算法中进行补偿,最终成功实现了圆极化的微波成像。说明成像方法可以推广到任意极化,提出的成像方法具有普遍适用性。4.设计和验证了可编程超表面有源成像。为了克服无源超表面微波成像功能固定、不能变化的缺点,将超材料成像方法和可编程超表面编码相结合,通过改变可编程超表面的控制序列,实现了成像图案的动态变化。