对比纳米级的可见光,毫米波几乎不受恶劣天气环境的影响,可以全天时、全天候的成像；对比厘米级、米级、甚至以上的微波波段,毫米波的波长较短,所以成像分辨率较微波成像的分辨率高,同时毫米波辐射计是被动系统,对人体无辐射伤害,因此毫米波辐射计在目标制导、卫星遥感、公共场所安检、环境污染检测等领域近些年来被广泛应用,毫米波被动成像技术也得到较快的发展。毫米波成像技术的基础是物体在毫米波波段的辐射特性的差异,但现阶段物体在毫米波波段的辐射特性的计算缺乏相关理论支撑,同时物体在毫米波波段的电磁特性的数据库也不是很完善,因此本文着重进行了毫米波波段物体的辐射特性的建模,以及研究了物体的辐射特性和物体厚度、含水量等的相关关系,同时本文还对毫米波辐射图像特征提取的相关图像处理技术进行了研究,以下三大部分构成了本文工作的主体：(1)对被动毫米波成像技术的优势以及相关的国内外发展状况进行了整理介绍,对毫米波成像技术的优缺点进行了分析,进行了物体的毫米波段黑体辐射特性的研究,对毫米波辐射计的原理组成进行阐述,应用电磁场的边界条件推导了物质辐射特性和复介电常数的计算关系式,应用相干法和非相干法推导了多层介质的辐射特性的计算式。(2)分析比较了辐射计常见的定标方法,并通过实验进行定标验证；进行了天顶亮度辐射特性验证；常见水面目标、金属目标的辐射特性建模仿真以及实验验证；以砂土为例对物体含水量和辐射特性的关系进行了建模仿真和实验验证；以金属板覆盖砂土厚度和水面柴油的油膜厚度为例对多层介质厚度和辐射特性的关系进行了建模仿真和实验验证。(3)毫米波图像由于毫米波波长较长所以分辨率不高,需要图像处理技术对毫米波辐射图像进行增强。本文对毫米波辐射图像系统以及图像退化因素进行了分析,提出了一种遗传算法和最大类间方差法相结合的图像分割阈值计算的方法,快速实现图像最佳阈值的分割；使用形态学处理对图像边缘形状进行改善并利用边缘提取算子进行边缘信息的提取；设计目标中心提取算法实现对目标中心的定位。本文工作首先推导了物质辐射特性和复介电常数的计算关系式,推导了多层介质的辐射特性的相干法和非相干法计算式,然后通过仿真和实验验证了物质含水量和辐射特性的关系,介质厚度和辐射特性的关系,所得的结果为毫米波成像和毫米波辐射遥感等提供了一定的参考,具有一定科学意义,最后提出了相关的图像处理算法,对毫米波辐射图像的特征提取提供了一种方法。