在核能工业大发展、国际国内安全形势紧张、各类核事故、放射源丢失和偷运事件频发的背景下，大力发展核探测技术成为迫切需求。在核探测技术领域，相对于传统的数值、谱线等辐射探测手段，射线成像技术可在远距离给出反映辐射热点分布情况的二维图像，并与光学图像相融合，具有效率高、效果直观等突出优点。目前各类射线成像设备已广泛应用于核辐射探测、核设施退役、环境监控以及国土安全等领域。　　本论文主要研究基于编码孔径的射线成像方法并研制相应的样机系统。编码孔径成像技术是一种高灵敏度的射线成像方法，其通过采用预设图样的多开孔准直器，大大提高了系统的探测效率，显著降低了系统的成像时间。本论文的核心工作是成像系统的关键部件设计和图像重建算法研究。　　首先，针对辐射场三维定位定量测量的需求，从成像基本原理出发，根据编码孔径的特点，提出了一种基于码板放大效应的远距离放射性三维定位和活度测量方法，实现了成像定量化。搭建了一套实验成像系统对提出的方法进行了测试。实验结果表明，当放射源距离成像系统约4m时，点源和棒源的三维定位精度均小于10％;对于点源和棒源，估算的活度分别比真实值小17.6％和大50.4％。　　其次，针对目前重建图像分辨率不高，开展了高编码数成像方法研究。引入了正则化解码算法提高重建图像分辨率，引入特普利茨编码实现开放式环境编码成像;搭建了两套高分辨率成像样机，在多种场景进行了实验，获得了较好的成像结果。　　最后，研制了一套全景式成像系统，采用相邻复用的六边形探测系统布局并引入部分编码函数，解决了目前成像系统存在的半视场问题，将成像系统水平方向的视野范围扩大至360°。该系统探测效率高，结构紧凑，适用于未知环境的放射源搜寻。