随着时代发展信息科技也不断发展,对金属目标的探测与识别无论在军用还是民用领域一直都属于重要的研究方向。被动毫米波因其波段优势,能在烟、雾、尘等恶劣环境下辨别金属目标,且隐蔽性强,现阶段在灵敏弹药精确制导以及地面装甲目标侦查与反侦查方面取得了广泛应用。一般而言,现实中的金属目标均具有复杂的立体结构,相较于平面目标有更复杂的辐射反射路径,且其毫米波辐射图像有更加混叠的边缘不易提取其特征。本文针对立体金属目标的上述特点展开研究,主要研究工作如下:(1)系统地分析了毫米波辐射的基本原理、毫米波辐射计系统和辐射计的定标方法。利用不同的环境参数、大气参数、介电常数、物理几何特性等对天空、水泥地背景在3mm和8mm波段的辐射特性进行了理论仿真,为金属立体目标辐射特性建模建立了背景基础。(2)根据毫米波辐射测量的基本原理,以传统的金属平面目标辐射特性的理论模型为基础,从规则的金属立体目标着手,采用面元分割法和射线追踪法,对水泥地背景下的立体金属目标进行了建模分析,得到其视在温度的一维曲线。使用3mm和8mm辐射计对其辐射特性进行测量,验证了对金属立体目标辐射路径规划的有效性。并采用网格法实测了金属球和金属柱的毫米波辐射图像。(3)对不同背景环境,如崇明岛海域的海面背景、校内水泥地背景以及吸波材料背景下的典型形状金属目标进行了固定点位的辐射特性测量,分析了具体立体结构对目标辐射特性的影响。进一步地,针对不同陆地背景下(草地、沙地、水泥地)复杂金属立体目标进行了外场辐射成像实验,并结合活动轮廓模型算法提取了目标的边缘信息。同时,根据目标图像边缘特征特性提出了一种快速提取目标特征的算法,结果表明该算法能够有效地提取目标特征信息。对具有典型立体结构的金属目标的建模分析、校内实验室实测、外场不同背景实测(不同类型陆地以及崇明岛海域海面)的研究工作为下一步金属立体目标识别与动态追踪提供了理论与数据支撑。