探测器光学系统聚焦不准造成的离焦模糊是空间图像最常见的一种模糊形式。离焦模糊指的是由于拍摄目标不在焦点位置上而引起的成像模糊,且随着目标与焦点的距离越大,所成的像也会越模糊。离焦模糊会造成图像高频部分丢失,图像模糊不清,从而不能直接应用于空间科学研究中。可见,离焦模糊图像清晰化对天基空间技术的发展具有重大意义。本文针对离焦模糊图像的特征,主要做了以下几方面的研究:1)针对图像预处理,本文提出了改进的迭代BayesShrink阈值估计+维纳滤波的小波域去噪方法,实验证明该方法较之几种传统的图像去噪方法能够更好地进行去噪预处理。2)针对圆盘离焦模型,本文提出了三种改进的离焦模糊半径估计的新方法:基于支持向量机的模糊半径估计、改进的微分自相关和聚焦度量的方法。实验证明,这几种方法,在特定的情况下,都能够很好的估计出离焦模糊半径。3)对于图像复原方法,本文在传统图像复原的基础上,提出了两种改进的图像复原方法:改进的逆滤波法和二次维纳滤波法。实验表明,这两种方法都能够更有效的恢复模糊图像。4)对于图像复原效果的评价,本文提出了梯度-边缘算子来进行评价,实验表明,该清晰度评价函数能够合理有效的进行复原效果的评价。本文在最后对于提出的离焦模糊恢复处理技术进行了实验验证,结果表明,本文的方法能够有效的复原离焦模糊图像。