本论文重点研究了基于多通道探测理论的可见光多通道目标探测技术，主要内容包括以下几点：介绍了光学多通道探测的基本概念，提出了空间型和光谱型两种光学多通道探测技术的分类并分别进行了描述，介绍了光谱型光学多通道探测技术中：天基光学目标探测、多光谱探测、哈达码变换光谱探测这三种典型应用的发展概况，并讨论了可见光多通道目标探测技术的研究意义。对天基可见光成像目标探测技术进行了研究，根据某航天项目需求完成了一套用于空间目标捕获的宽视场可见光相机的光学系统设计，对系统参数进行了详细论证和计算，提出了一种宽视场大孔径成像物镜的设计方法，并通过地面成像实验对设计方法的有效性进行了验证。对机载多光谱探测技术进行了研究，提出了一种可作为高空、高速飞机有效载荷的小型化多光谱相机的设计方案，根据飞机的工作特性和探测目标特性进行了详细的系统参数设计，给出了光学系统探测能力的计算方法，完成了光学系统设计和像质评价。在光学多通道复用技术基本概念的基础上对其两大分类进行了分析。重点介绍了哈达码变换光谱探测技术的数学原理和光学模板的实现方式，讨论了空间调制型和光谱调制型哈达码变换光谱成像仪的工作原理。基于数字微镜技术提出了用于红外和可见两个谱段的天基哈达码变换光谱成像仪的设计方案，针对其中天基可见光哈达码变换光谱成像仪进行了详细的光学方案设计和指标论证，完成了地面原理样机的研制工作，验证了方案的正确性和编码、解码的可行性。本文的主要创新点是：1.提出了一种实用的大孔径物镜设计方法；2.给出了一种多光谱相机能量计算的简化算法；3.提出了一套基于数字微镜技术的新型光谱选通哈达码变换光谱成像仪设计方案，该系统克服了反射系统在天基应用中的诸多不足。4.针对光谱调制哈达码变换光谱仪中存在的装调、光学设计、模板定位等难点进行了分析，提出了相应的解决方法，完成了天基可见光哈达码变换光谱成像仪的工程原型样机的研制，并通过实验进行了验证。