随着激光器的发展,激光成像逐渐成为成像技术的主流。由于激光波长较微波短,因此可以带来更高的图像分辨率。本文详细介绍了激光雷达成像中的距离像,距离多普勒像以及逆合成孔径激光雷达像成像原理,对窄脉冲和宽带体制下的距离像,距离多普勒像展开了仿真与分析,利用GPU并行技术对逆合成孔径激光雷达成像进行了加速,讨论了不同粗糙度,不同入射角下的目标ISAL像,主要工作内容如下:1.介绍了目标激光雷达散射特性研究中常用的模型以及方法,包括激光雷达散射截面,双向反射函数以及基尔霍夫近似法。为后文进行目标激光雷达成像建立了理论基础。2.利用激光一维距离像仿真原理,分别研究了窄脉冲和宽带模式下的激光一维距离像。在对目标一维距离像成像过程中,考虑了目标之间的相互遮挡的影响,最后仿真分析了目标形状,材料,表面粗糙度等对激光雷达一维距离像的影响。3.利用转动目标的多普勒频移,研究了目标距离多普勒像。对目标在转动和进动两种模式下的距离多普勒像进行了仿真分析,对比分析了不同目标,不同入射角度下的距离多普勒像。4.提出了考虑目标在多次散射下的一维距离像模型,采用射线追踪理论与双向反射函数进行多次散射计算。该模型考虑了面元上半空间各个方向的散射,利用二面角结构验证了数值计算的准确性。对比分析了不同目标,不同材料,一次散射距离像与多次散射距离像的区别。5.本文使用蒙特卡洛方法仿真模拟了不同粗糙度的粗糙面以及粗糙圆锥目标。使用基尔霍夫近似对粗糙目标散射场进行了计算,在转台模式下,对粗糙目标进行了逆合成孔径激光雷达成像。对程序进行了GPU并行化处理,加速了程序运行时间,有效计算了圆锥目标的ISAL图像。分析对比了不同形状,不同粗糙度下的逆合成孔径激光雷达成像。