稀疏孔径光学系统是将多个子镜按一定规律排列合成大口径的光学系统,能够获得与单个大口径系统相当的目标信息,达到高分辨率的要求,同时减少系统的体积、重量以及加工成本。但子镜在装调过程中存在的平移或倾斜误差会使得入射光束的波前发生严重的畸变现象,导致成像质量降低。相位差异法是一种基于图像的非相干探测技术,可以通过连续检测系统的波前畸变,实时为波前矫正器提供数据,使得成像质量接近衍射极限的状态。传统相位差异法一般是基于单色光情况下的研究,随着多光谱成像技术的成熟,人们在图像研究方面可以获得更丰富的信息,因而将单色光下的相位差异法研究拓展至多光谱图像的研究具有现实意义。本文从环形稀疏孔径光学系统出发,研究基于多光谱图像的相位差异法,利用多个不同波段的图像探测光学系统的波前误差。首先介绍稀疏孔径成像系统的两种结构,以环形稀疏孔径为例分析填充因子、调制传递函数特性以及两者之间的关系;在不同填充因子下,利用Matlab软件模拟成像。其次针对子镜装调过程中存在平移或倾斜误差的情况,利用相对模糊度定量分析误差对系统成像的影响。在单色光照明下利用相位差异法估算出系统的装调误差,得到的误差值进行图像恢复。最后,基于多光谱传递函数理论,将单色光相位差异法扩展到多光谱相位差异法的研究,利用多光谱相位差异法计算环形稀疏孔径的波前误差,恢复目标物的图像。本文结果表明,不同波段下经过相位差异法估算出的误差值均低于3%,进一步说明多光谱图像相位差异法探测波前误差的有效性。提出绿色波段下,估算的波前误差其相对误差值比较小,也为下一步研究相位差异法恢复精度与波长的关系提供了依据。