在现代战争、反恐、社会治安以及灾害救援事件中，城镇街道是最常见的场景，由于建筑和街道的遮挡，难以用直视视觉的方法对一些可疑目标和活动场合进行有效观察，迫切需要可以绕过或穿过遮挡物体而对其后面的目标进行搜索、侦察和观察设备。基于激光距离选通成像的非视域成像技术可借助具有一定镜面反射特性的中介反射面实现绕过拐角对隐蔽目标进行观察成像，实现真正意义上的非视域成像。近年来，国外在基于激光距离选通成像的非视域成像理论和实验方面开展了一些研究，并已取得积极进展，但国内在该领域的研究还处于空白。本文根据对能够拐弯成像的光电装备的实际需求，研究了基于激光距离选通成像的非视域成像系统的理论与方法，并取得新的成果和进展：1)针对激光距离选通非视域成像缺乏图像评价方法的问题，研究了非视域成像照明激光的多次反射过程，分析了由中介反射面的反射产生的图像信号成分和干扰成分，分析并推导了非视域成像系统探测器光敏面上的信号辐照度与干扰辐照度，进而建立了非视域图像的对比度模型，并结合典型非视域成像系统参量，对非视域图像对比度进行了模拟，分析了景物辐射、中介面散射辐射的关系。结果表明：中介反射面的反射特性对成像效果影响明显，虽然对于镜面反射特性明显的中介反射面，常规的激光主动成像系统可实现非视域成像，但对于大多数实用的中介反射面，只有采用激光距离选通成像模式才能获得非视域成像。论文建立的非视域成像图像对比度模型对于非视域成像的理论研究、系统设计和实际应用具有指导意义。2)针对缺乏描述典型建筑瓷砖等中介反射面反射特性的双向反射分布函数BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型问题，通过对实验测量的多种典型瓷砖表面在不同入射角时的半球空间BRDF数据的对比分析发现，不同制作工艺(釉面和抛光)、颜色的瓷砖表面的反射特性相近，其表面BRDF均可描述为镜面反射、类朗伯体反射和前向散射三部分；对测得数据进行了曲面拟合，并结合经典Harvey-Shack表面散射理论，提出了建立典型瓷砖表面半经验BRDF模型的方法。根据建立的半经验BRDF模型，对非视域成像图像对比度模型进行了完善。利用白色瓷砖的BRDF模型参数模拟计算了非视域成像图像对比度，模拟结果显示：在整个非视域成像过程中，瓷砖表面类朗伯体散射特性主要体现在对激光能量衰减上，前向散射成分一方面增加了目标照度，另一方面明显降低了图像对比度。3)针对目前缺乏非视域成像系统性能评价方法的情况，根据非视域成像中探测器、中介反射面和目标的相对位置关系以及激光传输多次反射的特点，研究提出了适用于非视域成像系统的基于最小可分辨对比度MRC (Minimum Resolvable Contrast)模型的最小可分辨细节评价方法，该方法可以为激光距离选通非视域成像系统设计和性能评价提供理论依据；针对MRC模型所用等效积分曝光量原理缺乏试验依据的问题，利用选通型像增强器、微距镜头和CMOS探测器耦合成ICMOS，通过实验获得了ICMOS在不同选通频率和占空比下输出图像灰度并对图像灰度进行了对比分析，结果显示ICMOS输出信号与选通通信号占空比线性正相关，基本与选通频率无关，从而验证了等效积分曝光量原理。4)根据非视域成像可能的实际使用环境，搭建了非视域成像实验系统，选择普通玻璃，玻璃幕墙、瓷砖作为中介反射面，获得了不同距离上的不同靶标的非视域图像。对图像进行分析后认为，玻璃幕墙和普通玻璃均可作为良好中介反射面，能够获得距离较远质量较好的非视域图像；典型瓷砖对激光能量衰减和图像对比度衰减程度较大，只能在较近的距离上获得非视域图像，实验结果与所建模型一致。