针对相位平移误差使光学合成孔径图像的复原出现的振铃效应, 提出了一种结合视觉感知的振铃探测与消除方法。首先, 提出并利用梯度方向随机度和局部方差值两项指标计算得到图像纹理区;然后, 根据不同阈值的Canny算子检测出全边缘与主边缘, 并将主边缘邻域内的全边缘作为待筛选的边缘振铃;最后, 结合人类视觉系统的纹理掩盖效应分别得到振铃区与平坦区。此外, 在图像分区基础上, 选择亮度相似度因子作为自适应参数, 利用双边滤波进行图像处理。实验显示: 处理后Lena图像的峰值信噪比提高了10.8%, 分辨率板的结构相似度提高了0.057。结果表明: 该方法能够对图像以像素精度分区, 可以在保持边缘与纹理的同时, 有效消除振铃效应, 提高图像复原质量。

为探索能够准确反映合成孔径系统成像性能的特征指标，计算比较了三种典型的六孔径阵列的填充因子上下限、截止频率、截止能量比以及相关系数等参数，发现其成像质量主要与调制传递函数(MTF)中低频段的频谱分布有关。在此基础上，提出了综合考虑频率高低与频段分布均匀性的加权频段能量曲线，可以较准确地反映不同阵列在成像质量方面的差异。为实现MTF中低频段频谱能量最大化，对三种阵列的光瞳结构进行优化，得到对应的中心聚合型阵列。实验结果表明，新阵列在成像质量上明显优于原阵列，填充因子范围也能满足一般设计需求。

相位误差的存在严重降低了光学合成孔径系统的成像质量。针对活塞误差和倾斜误差的不同特性，设计对应的量化指标，并以维纳滤波进行复原，利用相关系数进行评价。统计结果表明，只有活塞误差均值小于0.06λ，倾斜误差均值小于16 μrad时，才能保证相关系数大于0.98，近似实现无损复原。在此基础上，通过旋转阵列获取频谱不同的多帧图像共同参与复原，以减小或消除相位误差的影响。比较不同旋转角度和次数情况下的复原结果，最终确定最优方案。实验结果表明，该方法与直接成像相比，可以显著提高含相差系统的图像复原质量，而且将两种相位误差容限分别提高到0.12λ和35 μrad，降低了对光学设计和相差校正的精度要求。

分析了Benvenuto等针对天文图像恢复提出的基于极大似然(ML)代价函数的有效逼近模型, 由此提出了一种比传统ML收敛更快的图像恢复算法。该算法在未知点扩散函数(PSF)条件下, 通过观测模糊图像, 自适应估计湍流PSF, 使PSF估计更符合成像环境; 然后, 将该算法与混合高斯泊松噪声的ML算法相结合, 形成增强ML迭代算法。在迭代过程中动态更新PSF, 交替执行恢复图像、去除噪声等策略。结果显示：对于点源目标图像, 本文算法恢复图像的质量在峰值信噪比、均方误差以及平均对比度3个指标上分别提高了96.64%, 69.26%和25.6%; 对于真实湍流退化图像, 恢复质量也有一定改善。结论表明：该方法可以使迭代过程收敛更稳定, 图像恢复质量得到明显提高, 非常适用于天文观测图像的高清晰恢复与重建。