光学图像处理是利用光学方法对图像信息进行高速处理和传输的一种技术,具有小尺寸、大容量、并行性、高速性等优点,被广泛应用于通讯系统、卫星系统、理疗成像系统、地震勘测系统等诸多领域。光学反馈是在光学图像处理过程中引入了反馈技术,使得系统的传递函数在一定范围内可以灵活改变,也就使系统的处理能力得到增强,从而成为目前图像处理的研究热点。本文主要研究基于光学反馈系统的图像处理方法。首先,介绍了光学图像处理系统的相关理论和光学反馈系统的发展及应用。接着对光学反馈系统进行了深入研究,根据光学反馈系统的基本原理设计出适合图像迭代处理的基本光学反馈系统。对比分析了准相干光反馈系统、光电混合反馈系统及相干光反馈系统的系统特性。随后,从光学频谱理论出发,提出了基于光学频谱面滤波的多重成像技术。从理论上分析论证了基于正弦光栅、朗奇光栅、达曼光栅和空间光调制器多重成像的可行性,从实验上测试验证了多重成像的准确性。在讨论了多重成像与光学反馈系统的关系之后,提出将多重成像技术用于反馈系统中的高质量分束环节的尝试。最后,研究了图像迭代函数系统与分形的联系,提出了图像仿射变换的光学结构。结合光学仿射变换与光学反馈系统建立了光学图像迭代函数系统,进行了相关的仿真实验和物理实验,根据实验结果分析了系统的稳定性和扩展性。论文提出的创新方法包括:(1)采用光学频谱面滤波的方法实现多重成像,该方法不仅在处理速度上具有并行高速的优点,而且在结构上具有可控性和扩展性;(2)利用多重成像技术实现系统输出的高质量分束功能,与基于光学分束器和阵列微型器件的分束相比较,该方法的分束具有更大精度和容量;(3)综合几种光学器件的图像变换功能实现光学仿射变换,该方法具有仿射变换参数可调可控的优势;(4)组合光学仿射变换与基本光学反馈系统实现图像迭代处理,该方法不但具有相干处理的特点,而且还具有系统可灵活变换的优点。