航天器通常将隔热复合材料粘接在机体表面作为热防护系统以达到隔热的目的。为了航天器的飞行安全,必须保证粘接层不能含有任何缺陷。面向粘接层的检测需求以及隔热复合材料的复杂特性,在检测粘接层时需要穿透复合材料对粘接层进行检测。平面阵列电容成像技术以其灵敏度高、非接触性、检测深度高以及能够单面检测的优点适用于粘接层缺陷的检测。为了实现对缺陷的精确化表征,本文重点在提高重建图像精度方面做了深入研究,其主要研究内容在以下几个方面开展:首先,考虑到隔热复合材料的复杂性质,对粘接层缺陷检测时,需要穿透隔热复合材料进而检测粘接层是否存在缺陷,因此,搭建了平面阵列电容成像系统用来检测粘接层的缺陷。另外,考虑到敏感场的“软场”性质,不同层的灵敏度成像精度不同。为了研究其不同检测深度的敏感场的分布情况,利用有限元仿真软件对敏感场进行建模,为后续的缺陷检测实验奠定基础,以提高图像重建的精度。其次,考虑到材料复杂的性质以及敏感场的非线性,系统基于弱边缘电场检测得到的电容数据数量级较小,容易受到噪声干扰使电容数据不稳定。针对不稳定的电容数据对重建图像产生干扰的问题,提出了一种基于粒子群优化模糊c均值聚类算法来处理不稳定的电容数据,进而提高缺陷检测的精度。该方法在保证电容数据有效性的同时提高电容数据的稳定性。最后设计缺陷检测实验验证所提算法对电容数据优化处理的有效性。最后,针对粘接层缺陷检测时检测精度不高的问题,重点考虑到在求解介电常数分布的过程中逆问题存在严重的病态特性,提出一种混合正则化法来提高图像重建的质量,从而提高缺陷检测的精度。该方法通过修正灵敏度矩阵的较小奇异值来抑制噪声对解的干扰,又保证较大奇异值不会被修正,以得到更高质量的重建图像。此外,针对重建图像存在伪影等问题,提出了最优阈值法对重建图像后处理。利用最优阈值将重建图像变为二值化图像,使伪影完全消除,提高了缺陷检测的精度。