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本文以常见的β兴奋剂、面粉添加剂和茶叶为研究对象,从THz光谱光学参数的计算方法、THz光谱信噪比分析、THz光谱吸收峰的来源解析、基于THz光谱的物质量化分析、基于THz光谱的物质分类识别、THz成像检测技术的原理与应用、基于压缩感知的THz成像技术等七个方面,系统的研究了THz时域光谱检测技术和THz时域光谱成像检测技术。本文的主要研究内容和创新点如下：(1)获取了四种常用β兴奋剂(瘦肉精)的THz时域谱,计算获取了其在THz波段的吸收特性和折射率谱,为畜牧业瘦肉精和运动员非法β兴奋剂的检测提供了一种新途径。采用小波变换深入研究了THz时域光谱的信噪比。将离散小波多层分解和重构技术、小波变换的软阈值滤波和硬阈值滤波技术应用于THz时域光谱的噪声去除,提高了THz时域光谱的信噪比。采用固体密度泛函仿真的方法对物质的吸收峰来源进行了研究,并与分子密度泛函仿真方法相比较,结合理论计算与实验结果,对其振动来源进行了分析指认。(2)深入研究了基于THz光谱的混合物量化回归分析,在计算获取过氧化苯甲酰和聚乙烯混合物、过氧化苯甲酰和面粉混合物THz吸收谱和折射率谱的基础上,使用小波滤波、一阶导数和二阶导数进行预处理,而后分别采用PLS和KPLS对原始吸收谱、一阶导数谱和二阶导数谱回归分析建模,并给出了详细性能评价。(3)深入研究了基于THz光谱的物质分类和识别检测。在检测获取四种常见绿茶太赫兹光谱的基础上,分别采用LS-SVM, Naive-Bayes和BP-ANN建模,实现不同品种绿茶的分类识别。同时,采用粒子群算法和遗传算法优化了LS-SVM参数的求解,并对其实验结果进行了分析比较。采用VC软件开发了一套基于THz光谱的在线检测识别系统,在建立物质THz吸收谱数据库的基础上,采用主成分分析法实现了物质的在线识别检测。(4)详细研究了THz时域光谱成像的原理和成像方法,研究不同物质的THz成像鉴别和基于THz时域光谱的物体三维成像检测技术。针对THz时域光谱成像技术高分辨率成像时会产生海量数据的问题,引入和研究了基于压缩感知的THz时域光谱技术和基于压缩感知的THz时域光谱成像技术。研究和测试了各类不同稀疏基和各类不同压缩感知重建算法在THz时域光谱和THz时域光谱成像中的应用和评价标准,分析了压缩感知前后信号的峰值信噪比、相对误差、匹配度和运行时间等性能。最后,研究了压缩感知在THz成像复原中的应用,实现了基于GPSR压缩感知方法的THz成像复原和噪声去除,并与维纳滤波和盲反卷积相比较,详细分析了其性能指标。