高速成像制导导弹在大气中飞行时,其光学头罩周围的复杂流场结构会引起目标图像的偏移、抖动和模糊,即气动光学效应,并最终影响对目标的识别精度。针对气动光学效应及畸变校正的研究对高速成像制导光学头罩设计意义重大。围绕超声速气膜气动光学效应及畸变校正研究为中心,以背景纹影(Background Oriented Schlieren,BOS)技术为基础开展相关研究。通过对实验模型以及实验方法的创新性设计,实现了超声速气膜实验装置喷流雷诺数大范围可调;基于近场改进BOS技术测量超声速气膜气动光学波前。针对主流静止的超声速气膜流动,利用其典型的两层结构模型,将薄剪切层理论应用到超声速气膜流动中,进而将薄剪切层中的密度脉动特性引入到超声速气膜流动中,基于高雷诺数条件下薄剪切层特点,推导了超声速气膜气动光学效应相似准则关系式,推导结果与测量结果符合良好。通过对超声速气膜进行流动显示研究,对比了主流为超声速和主流静止两种情况下的超声速气膜流动特点。利用小波分析对超声速气膜气动光学效应流向分布特征进行研究。基于BOS技术获取的位移场结果,采用两种构建图像映射函数的方法,分别为:多项式拟合方法和局部加权平均表面拟合方法,构建畸变图像和无畸变图像之间的空间映射函数,实现对双胶合透镜产生的畸变以及超声速气膜流场气动光学效应的校正。