随着经济的发展，能源安全问题日益突出，石油和天然气的供给远远无法满足社会需求，但是现阶段油气勘探开发的难度越来越大。对于地震勘探而言，提高成像精度和计算效率是现在亟待解决的问题。基于波动方程的深度偏移方法是解决横向速度变化剧烈情况下的复杂地质构造成像的有效手段。本文针对基于波动方程的傅里叶有限差分深度偏移方法进行理论研究，并通过模拟退火算法对方法参数进行优化，提高其成像倾角。本文包括以下主要内容：1.首先介绍了地震勘探的背景，地震偏移成像技术的发展历史。并对波动方程偏移成像技术做了详细的介绍：地震偏移的基本原理，波动方程理论及波动方程偏移原理。最后介绍了裂步傅里叶法及傅里叶有限差分法等常用的偏移算子的理论依据及算法实现。2.详细描述了非线性最优化方法—模拟退火算法的基本思想、实现步骤及参数控制等相关问题。并将该算法用于优化傅里叶有限差分法。通过优化其参数，从而达到在不增加计算时间的前提下提高成像精度的目的。3.通过脉冲响应测试、二维SEG/EAGE盐丘模型测试及实例测试，对比裂步傅里叶法、傅里叶有限差分法及优化傅里叶有限差分法的偏移成像结果。结果表明优化傅里叶有限差分法在成像倾角及成像精度上都优于上述其他方法。