毫米波是一种波长介于微波波长与红外波长之间的电磁波，除具有微波和红外的共同特征外，还具有其特有的性能。与微波相比，毫米波的指向性好、抗干扰能力强、能够很好地穿透等离子体等；与红外相比，毫米波受气象条件的影响较小，能够很好地区别金属目标和周围的环境。因此，被动毫米波探测设备在恶劣天气或战场烟尘条件下比光电探测器更为有效，它具有全天候工作能力。近年来，随着毫米波固态器件和高速信号处理技术的快速发展，高成像精度、高实时性的焦平面多波束阵列成像技术已逐渐应用到军事和民用领域，并成为了目前研究的热点之一。 本文首先介绍了国内外被动毫米波探测系统以及有关的辐射测量理论和技术的研究概况，阐述了近年来被动毫米波探测技术的研究进展及其发展趋势，并分析了毫米波焦平面成像系统的原理、组成及关键技术。 其次，根据被动毫米波探测理论搭建了以毫米波焦平面成像为应用背景的8mm波段32通道直接检波式探测系统，并进行了原理性实验，验证了被动毫米波探测的基本理论。 然后，重点讨论了被动毫米波探测系统的成像结果处理方法，将小波非线性外推算法应用于毫米波辐射图像的增强，并提出了一种将插值与改进非线性外推算法相结合的超分辨率方法，在提高毫米波辐射图像空间分辨率的同时，也改善了图像的视觉效果。 最后，依据金属目标的毫米波辐射特性，结合被动毫米波探测系统的指标以及图像处理算法，有效地去除了探测视场中虚假目标的干扰，成功实现了金属目标的检测与定位。