燃烧场成像是现代军事装备研究以及工业仪器设计的基础。发射层析技术将光学测量方法与计算层析技术相结合,不需要外部光源,仅依靠携带燃烧场信息的多方向投影数据重建出被测场,可以实现非接触、无损、瞬态的全场三维显示,是近年来发展较快的燃烧场成像方法。为了解决成像过程中忽视被测场各部分联系的问题,实现真正意义上的发射层析技术,本文从改进层析模型的角度出发进行了一系列研究,主要工作有:1.真三维发射层析模型的建立。针对传统发射层析模型的局限性,本论文基于三维空间中的Radon变换,建立真三维发射层析模型。该模型将三维发射层析重建问题分解为投影的获取问题、权重矩阵的计算问题以及反向重建的实现问题。2.真三维发射层析重建技术的研究。针对真三维发射层析中的投影获取问题,本论文结合平行投影模型,考虑到相机镜头的成像效应,研究一种更适用于真三维发射层析技术的三维空间相机成像模型。针对权重矩阵的计算问题,研究基于线性插值原理的权重矩阵计算方法和基于高密度子网格的权重矩阵计算方法,数值模拟所得不同角度的投影结果与实际投影一致。针对反向重建的实现问题,利用代数迭代重建算法,实现模拟场的重建。通过模拟轴对称场和非轴对称场的重建结果,证明利用基于线性插值原理的权重矩阵计算方法可以有效提高重建质量,但利用该方法的计算耗时更长。通过对模拟场建立不同密度的子网格,证明对常规网格建立高密度子网格能够有效提高三维权重矩阵的计算精度,且该计算方法提高了层析重建效率。通过计算燃烧场的重投影,验证真三维发射层析重建技术的可靠性。3.层析重建相机布局策略的研究。为探究发射层析系统中的相机数目及空间位置对重建精度的影响,从理论上分析了相机布局条件。通过数值模拟发现,当相机数目一定时,相机在二维空间内均匀分布的重建效果优于三维分布的重建效果;当不能满足相机的二维空间分布时,应使其尽可能分散的分布于半球空间内。4.多方向投影发射层析系统的建立。在三维空间中建立发射层析系统以实现多方向投影采集,并基于真三维发射层析重建模型,利用一种考虑相机聚焦效应的相机标定方法,实现燃烧场成像。不同相机布局下的实验结果与数值模拟结论一致。