常规光电成像系统主要由光学系统、面阵光电探测器和信号处理系统组成,其自动对焦机制在提升系统成像质量的同时,又使光电探测器被入射激光汇聚照明,成为二次发光点。有相当一部分反射光将按原入射光路返回,产生较强的猫眼效应,导致成像设备极易被激光主动侦察系统发现和定位,从而被施以激光致盲,乃至火力摧毁。目前基于猫眼回波探测技术的激光主动侦察或者侦察/致盲一体化系统已被广泛应用,对光电成像设备的隐蔽性与安全性提出了严峻挑战。关于光电成像系统的反激光主动侦察技术研究,国内外都做过一些有益的探索。其中的典型技术方案是,在常规成像系统的光路中增加滤光、遮挡、光隔离等结构。然而,这些技术方案分别存在着工作波段受限、成像质量劣化等方面的明显不足。针对复杂战场环境下光电成像系统激光防御面临的难题,论文以抑制光电成像系统猫眼回波为着眼点,探索将两种典型计算成像技术,即波前编码和光场成像,用于反激光侦察的可能技术途径,并分析其反激光致盲的性能。通过理论分析与仿真、实验验证相结合的方法,深入开展成像系统的结构设计、性能评估和参数优化等方面研究。完成的主要工作如下:1.研究了离焦波前编码成像系统的激光防御性能。在对比常规与波前编码成像系统焦深延拓性能的基础上,建立了像面离焦波前编码成像系统激光传输模型;基于模型,分析了系统各平面的光场分布特征,进一步提出成像系统参数综合优化算法;参照研究结论,设计并加工了编码成像镜头,开展了相关实验研究。结果表明,该系统可以将像面最大单像素入射功率与回波接探测器收功率分别提高一个和两个量级以上,有效地提升了系统的反激光侦察与致盲性能。2.提出并设计了一种可以显著抑制甚至消除猫眼回波的像面倾斜波前编码成像系统。通过建立像面倾斜系统仿真模型,进一步推导出系统像面最大倾斜角度与清晰成像视场范围;利用Zemax设计并优化了目标成像系统,分析了像面倾斜角度对系统猫眼回波和成像性能的影响;通过实验验证了仿真结论,结果表明,该系统可以在保持重构图像较高清晰度与均匀性的前提下,将回波总功率降低近四个量级,大幅提高光电成像设备的隐蔽性与安全性。3.设计并优化了一种全新的反正弦型相位掩膜板,提高了可分离变量奇对称相位编码方式的离焦稳定性。分别评估了相位板在费雪信息量,离焦调制传递函数,希伯特空间角和重构图像质量等指标方面的性能表现;区分有/无噪声两种情况进一步评估了不同相位板的图像复原效果,并开展了不同参数条件下的三种模拟成像实验。结果表明,与正切型调制方式相比,该相位板无噪声重构图像的平均均方根误差下降了47.88%,平均峰值信噪比提高了28.52%,具备更高的保真度与信噪比。4.研究了微透镜阵列光场成像系统的激光防御性能。在分析光场成像系统焦深延拓性能的基础上,建立了考虑微透镜阵列离焦的光场成像系统激光传输模型;基于该模型,分析了系统各平面的光场分布特征,进一步总结了系统参数的优化规律。结果表明,该系统可以将探测器峰值光强和最大单像素入射功率降低近两个量级,显著提升系统的反激光致盲性能。5.设计了一种波前编码-光场复合体制成像系统。建立了复合体制成像系统激光传输模型;基于模型,通过对比三种单体制成像系统,分析了复合成像系统的光束传输特性,总结了成像系统的参数优化规律;通过模拟成像实验,详细阐述了复合成像系统的成像与图像解码重构过程。结果表明,复合成像系统可以兼顾突出的焦深延拓性能与优越的反激光致盲性能,有效抑制负离焦光场成像系统的回波增强效应,并在较大景深范围内复现物体细节。