本文全面介绍了国内外微波辐射成像系统以及有关的辐射测量理论和技术的研究发展概况。阐述了近年来微波辐射成像研究的进展以及发展趋势。对地物目标的微波辐射特性的原理进行了简明的介绍,通过分析微波辐射成像系统的采样速率与空间分辨率、积分时间与温度分辨率的关系以及以往测量工作的数据成果,确立了系统的工作方式,并提出了系统在实用时参数的优化选择方法。在上述基础上,研制开发了3mm微波辐射成像系统。本系统采用主从式双计算机结构,从机部分为MSP430单片机,主机为PC机,主从机之间通过RS-232串行端口进行通讯。详细介绍了系统总体结构、单片机及其外围接口电路的设计,以及单片机和PC机上系统软件的编写。单片机上软件采用MSP430专用的C430语言编程,实现对辐射计天线扫描控制及数据采集,PC机上软件在Microsoft Visual C++编译环境下设计,具有友好的人机界面及方便灵活的功能菜单,实现实时成像、图像存储、辐射计定标以及图像后期处理等功能。通过对微波遥感图像的显示方法和屏幕实时更新技术的深入的讨论,实现了非均匀大小圆弧成像和均匀大小平行成像两种图像显示方式并比较了它们的优劣,通过对单片机定时技术的研究以及步进电机控制的实验得出了使得电机平稳运行的加减速曲线。分析了实验所得的大量图像,证明了成像系统具有一定的可靠性与实用价值。