调制传递函数（MTF）是遥感相机的重要评价指标，但是目前对于数字域 TDI CMOS 相机动态MTF特性研究十分有限，为了深入研究其像质下降机理，结合数字域TDI CMOS成像原理，建立了像元、电子快门、曝光时间、振动引起的数字域TDI成像MTF下降数学模型。结合推导模型开展了预估分析和实验验证。结果表明：传感器的有效像元区域分布会影响图像MTF，且开口率越小影响越大；CMOS传感器的卷帘快门会导致数字域TDI成像MTF下降，卷帘速度越慢影响越严重，其中卷帘速度从6 μs变为10 μs时，对应的图像MTF从0.191下降为0.177；曝光时间越短则MTF越高，尤其当存在低频像移失配时更为明显，曝光时间从180 μs减小为100 μs时，图像MTF从0.126提高为0.155，但同时也会影响图像信噪比，因此在实际应用中应合理选择曝光时间。

巡天相机大口径机械快门旋转产生的微振动是巡天相机的主要扰动源之一。微振动将降低空间光学望远镜的成像分辨率，而快门受到空间和质量的限制无法采取静动平衡抑制措施；快门运行频率非常低，仅为0.77 Hz，传统的被动隔振方法不能兼顾其隔振效果和支撑刚度。本文使用对开式快门结构形式来对消两转轴平面内的激振力，使两转轴平面法向的激振力加倍。根据对开式快门特点，本文提出了基于驱动曲线优化的激振力抑制方法，通过建立机械快门的激振力数学模型，以两转轴平面法向激振力峰值绝对值最小为优化目标，采用单纯形法优化快门驱动曲线。仿真实验表明：微振动的中高频成分得到充分抑制，转轴轴向激振力幅值由0.73 N降低至0.018 N；两转轴平面法向激振力由2.92 N降低至1.72 N，降低了41%，由此验证了数学模型的正确和优化方法的有效。该方法可应用于其它类似旋转机构的减振设计与优化中。

本文研究了卷帘快门式CMOS成像器件在拍摄星图时引入的快门效应。根据卷帘快门CMOS图像传感器的成像原理和特点, 分析了星图中由于快门效应导致的星点变化情况，对该成像方式引入的图像变形，提出了一种像移补偿方法。该方法在已知星图拍摄帧频、CMOS图形传感器相邻行曝光时间间隔的基础上，通过对相邻星图中的星点进行目标提取、质心计算以及星点质心匹配等操作，完成景物在像面上像移速度的计算，最后结合该速度值和CMOS图像传感器的行曝光时间间隔，计算星点质心在单帧星图中的像移，逆向补偿。通过实际拍摄的星图对算法的效果进行测试，实验结果表明，利用补偿后的星图解算姿态数据时，其中非机动模式下与两个星敏的夹角误差可达到0.5″以内，机动模式下与两个星敏的夹角误差也可达到0.6″左右，不仅明显优于补偿前，且精度高于很多目前主流的星敏感器。该实验结果不仅证明了算法的有效性，而且在一定程度上推广了卷帘快门式CMOS 相机在航空航天领域的应用。

针对传统曝光模式下运动模糊图像复原的病态性问题，提出了一种基于闪动快门互补序列对的运动模糊图像复原方法.分析了闪动快门成像原理及其码字序列在频域的相关特性，结合编码序列对之间的信息互补特点，引入Golay互补序列生成理论，构建长度适中的二进制闪动快门互补序列对.互补序列对的联合调制传递函数在频域上实现了信息互补，其曲线对比单码字的调制函数具有更大的最小值和更小的方差值，且其构成了峰值-谷值对应，保证了互补图像序列能够相互补偿由于运动模糊所造成的空间信息损失.引入全变分正则化模型，构造一体化的多帧图像去模糊复原算法框架，实现清晰图像的有效获取.搭建了运动目标实拍仿真成像平台，开展了仿真和实拍运动模糊复原实验.实验结果表明，该方法能够更好地保留场景细节信息，获得高质量的运动模糊复原结果，有效改善复原过程中的负效应.相较于其他几种运动目标成像获取方式，该方法复原图像具有更好的主客观评价结果.

为了提高航空遥感相机的摄影分辨率，获得高分辨率的航空图像，除了采用具有高传递函数的光学系统和高质量成像介质外，还要正确控制快门的曝光时间，以保证探测器能够获得合适的像移量。本文基于一种航空测绘相机镜间快门的结构形式及工作原理，以笛卡尔理论为基础，通过坐标变换方法，建立地面目标和影像之间的矩阵关系，从而确定快门曝光时间和像移量的关系，接着，结合相机速高比、像元尺寸等参数，对像移量及像移残差进行分析。根据相机的不同安装方式，以像移残差为1/3像元尺寸为标准，判定成像系统是否加入像移补偿机构，为相机设计提供理论依据。通过静态测试及飞行试验对分析进行验证。试验结果表明，相机分辨力达到36.8 lp/mm，航拍图像良好，满足指标要求。