TDI(time-delayed integration)CCD(charge-coupled device)光电成像技术具有噪声低、灵敏度高、动态范围大等特点，应用该技术可以有效减小相机光学系统的相对孔径，实现轻小型成像系统设计，因此TDI CCD成像技术被广泛地应用于空间光学遥感领域，是获取高分辨、宽覆盖、高质量对地观测数据的重要方式，是当前国内外研究的热点。随着空间遥感技术的快速发展，高信噪比的图像数据逐渐成为迫切需求，其具有更全面、更细致的目标信息，利于地面人员进行正确的判读、识别与解析，能产生更大的军民应用价值，尤其在军事上，高分辨率、高信噪比的图像数据能够为准确的目标识别与打击提供必要的保障。因此有必要开展星载高信噪比TDI CCD成像相关关键技术的研究，具体的研究内容包括如下四个方面。　　首先，本文根据CCD成像电路系统剖析了影响图像信噪比的主要因素，即地平面噪声，利用傅里叶级数展开法，建立了一种地平面耦合噪声模型，结合模型，具体分析了单片与多片探测器成像系统的设计方法，进而提出了一种层次化高信噪比CCD成像电路系统通用设计方法，摆脱了具体CCD型号的束缚，其描述了系统从顶层总体设计、底层各电路模块设计以及全系统联试的完整研制方法。将该方法应用于某高分辨率多光谱CCD成像电路系统的设计中，并对系统进行了成像试验，获得了高信噪比的图像数据。结果显示:在灰度为80％饱和输出时，获得的全色图像信噪比达到了53.9dB，多光谱图像的最高信噪比达到了56.3dB。本文的CCD成像电路系统设计方法能够为其他空间遥感载荷的电路系统设计提供参考。　　其次，针对TDI CCD成像系统多通道间存在响应非均匀问题，开展了基于辐射定标的校正方法研究。对比分析了目前常用的非均匀校正方法，结合成像系统的信号处理流程，推导了响应非均匀性校正的理论模型，提出了一种基于加权最小二乘的定标校正方法，分别在1/4、1/2和3/4饱和响应处采集三组图像数据，并利用高斯加权函数对三组通道间的校正参数进行加权最小二乘拟合，从而获得优化的校正参数。利用TDI CCD成像系统进行验证，系统的响应非均匀性(1/2饱和处）由原来的4.09％降低至0.85％，并优于两点校正法的1.93％，同时该方法在宽响应域内均获得了良好的校正效果，具有精度高、实用性强等特点，可应用于机载、星载等多种载荷，为获取高质量的遥感图像数据奠定技术基础。　　然后，为了获取高信噪比的遥感图像数据，研究了TDI CCD成像系统的噪声模型。结合成像电路系统的具体设计，分析了系统的主要噪声，包括:CCD探测器、运算放大器及视频处理电路等，从而建立了成像系统的理论噪声模型，其可作为先验信息。为确定噪声模型的具体参数，对比了目前常用的参数估计方法，提出了一种改进的最小二乘参数估计方法，即分段加权最小二乘法。为验证理论噪声模型及提出的参数估计方法，利用所研制的TDI CCD成像系统开展了大量成像试验，以获取多幅均匀场图像。试验结果表明，利用该参数估计方法获得了更加精确的噪声模型，同时也验证了理论噪声模型。该模型可应用于图像的噪声抑制及成像系统的辅助设计，有助于获取更多的兴趣目标。　　最后，针对TDI CCD图像数据，开展了集成降噪与边缘增强的图像预处理算法研究，分析并对比了常用的预处理方法，提出了一种改进的自适应预处理方法，其是一种集成了均值滤波器与改进幅度滤波器的加权平均滤波算法，即改进自适应加权低通滤波器。加权算子依据一种代价函数推导，可根据不同特性的图像数据自适应地调整大小。利用该算法处理TDI CCD成像系统所拍摄的图像数据，以验证其有效性，并与其它算法的处理结果进行对比，结果表明，所提出的处理算法能够同时有效实现降噪与边缘增强的功能，而不会产生灰度过冲。因此，改进自适应加权低通滤波算法可在遥感图像预处理方面发挥重要作用。