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在气动光学效应成为新一代高速飞行器探测与制导发展的关键制约因素的形势下，本论文用数字图像处理的方法研究了气动光学效应图像的校正问题。首先依据气动光学效应的特点和制导探测的需要，提出一系列气动光学效应图像的分析评价参数和方法，其中包括本文研究开发的基于遗传模拟退火算法的图像分析算法，它使用搜索寻优的方法可以分析出两幅试验图片之间对应的点扩散函数。随后研究了传统直接图像恢复校正算法的理论，并以可控离焦退化模型为例，实践了应用理论求解的退化光学传递函数和点扩散函数来校正实际拍摄离焦图像的过程。随后研究了 Richardson-Lucy算法和Meinel算法两种非线性滤波方法，并针对气动光学效应图像前述各项指标的特点，改进得出多帧非线性滤波算法，在融入合理的规整化条件后得出多帧规整化算法，并用 EM 方法进行了求解。最后，使用 Microsoft Visual C++开发了气动光学软件算法仿真系统，实现了本文涉及的各种算法和一些必要的图像操作。仿真试验证明，本文的两种多帧算法对气动光学效应图像校正效果较好，基于遗传模拟退火算法的图像分析算法提供了有效的图像分析工具，算法仿真系统功能强大，界面友好，为算法开发和图像分析提供了良好的技术平台和开发环境。