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航空侦察飞机在做高速低空飞行的时候,飞机与地面目标间存在相对运动,在载机相机的CCD积分时间内,影像会在成像靶面上产生像移,致使成像模糊,降低侦察的质量。载机飞行姿态的不同,会产生不同性质的像移。使用简便的数字图像算法对各种航空模糊图像进行恢复会对所运行算法的有效性及实时性提出严格要求。本文首先研究简单的前向像移模糊,提出用一维的维纳滤波(1DWF)算法来实现二维的模糊图像的实时恢复,在确保图像恢复质量的前提下将算法的运算量减少到原先的三分之一。在此基础上,本文对斜视成像所形成的异速像移模糊进行建模,根据像移量的不同对图像进行分割,并使用1DWF算法并行处理各分割区,实现斜视运动模糊图像的快速恢复。旋转运动模糊是一种更为复杂的异速像移模糊,本文用基于Bresenham画圆法的坐标转换方法将旋转圆弧上的空间变化模糊转变为常见的线性空间不变模糊,使用1DWF算法对圆弧轨迹上的像素点进行模糊恢复,解决航空成像时旋转运动模糊的实时恢复问题。在单一像移模糊的研究基础上,本文进一步提出一种针对多重模糊的图像恢复算法,解决航空成像中多重模糊同时作用时的图像恢复问题。对空间不变模糊的点扩散函数进行合并,减少多重模糊恢复过程的计算误差累计,通过一次解卷积运算实现多重空间不变模糊图像的恢复。在实现各种像移模糊有效恢复的同时,本文对各算法的运算量进行分析,使用改进的实数FFT算法替代原图像恢复算法中的复数FFT算法,将图像恢复算法的运算量减少到原先的50%。在此基础上提出一种彩色图像的数据合并处理算法,将彩色运动模糊图像的处理速度提高了3倍,实现彩色运动模糊图像的实时恢复。在算法自身效率优化的基础上,本文应用GPGPU技术将算法移植到图形处理器(GPU)平台上,借用GPU硬件并行架构的并行计算能力,进一步的提升算法的运算速度。本文算法在GPU处理平台下用7.95ms即能恢复一帧1024x1024 24位彩色运动模糊图像,恢复图像的PSNR值为31.45。文中最后给出航空成像异速像移实时恢复算法的总体设计方案。