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远距离成像系统通过大气湍流获取目标物体的图像时，目标所辐射的光线受到大气湍流随机地干扰，使得成像焦平面上的像点强度分布扩散、位置随机抖动和偏移、图像模糊等等，给进一步的目标探测和识别带来了很大的困难。因此如何克服大气湍流影响提高成像的质量尤为重要，由于系统的点扩展函数很难获得，给复原工作带来了很大难度。本论文针对通过大气湍流环境的远距离光学成像系统获取的图像开展工作，研究和探讨不同湍流强度下和不同湍流条件下的退化图像复原和重建方法，主要工作包括: 1.研究单帧湍流退化图像复原。利用退化图像的空间域信息，结合湍流光学点扩展函数的一些基本特性，通过Richardson-Lucy(RL)迭代算法实现对图像和点扩展函数值的估计，通过对代价函数施加Huber正则化约束，提高算法的准确性和稳定性。为了克服RL收敛速度慢的缺点，使用基于泰勒公式的二阶加速算法进行提速处理。 2.研究由连续拍摄的短曝光湍流退化图像序列重建高清晰度图像。采用二阶共轭梯度交替迭代解卷积估计图像和点扩展函数，将图像帧间的时域相关特性和Tichonov正则化引入到代价函数，同时对点扩展函数施加非负支持域约束、带宽约束和能量约束。通过各向异性的结构调节滤波处理，达到提升图像细节和消除噪声的目的。同时探讨进行多帧重建时点扩展函数的支持域尺寸对重建图像质量的影响。 3.在无湍流先验信息可用的条件下，探讨强湍流环境下退化图像重建。通过增加一次循环迭代，改变传统复原方法对多帧图像进行批处理的方式，打破原先4或5帧质量提高即停止的限制，使得实际参与运算的数据帧提高到10或12帧，从而在湍流强度达到D/r0=70的情况下也可获得高质量图像。 4.探索自适应光学中波前探测和后处理技术相结合，提出基于波前探测的相位信息的压缩多帧近视解卷积算法。 5.针对通过水平路径湍流的地基望远镜获取的退化图像序列开展研究。考虑水平路径湍流形成原因复杂且等晕角小，获取的退化视频序列存在时空域退化因素。在进行重建之前去除几何形变和完成时域融合，然后对衍射受限图像进行多帧解卷积。