航空相机是搭载在航空器上用来拍摄地面目标的光学成像设备,具有机动性好、目的性强、分辨率高等优点,是进行资源探测、地形测绘、军事侦察的重要手段。随着航空技术的不断发展,人们对于航空相机的图像质量的要求也不断提高。然而实际飞行中的航空环境较为复杂,比如照相距离、环境温度以及大气压力都会使航空相机的成像传感器偏离像平面从而产生离焦。航空相机若要实现高分辨率的成像,就一定要利用实时而精确的自动检调焦技术来对相机的离焦量进行补偿,来保证成像的清晰度和分辨率。本文阐述了航空相机自动检调焦技术的实现原理和发展历程,针对经典的的检焦算法难以应用在航空相机检焦的问题,以及基于空间滤波效应的检焦方法中图像和滤波器之间相对位移导致检焦精度下降的问题,提出了一种基于多重差分空间滤波效应的图像清晰度评价函数,并将其嵌入至搭建的自动检调焦系统硬件平台上进行验证。本文完成的主要工作为:（1）分析了传统图像检焦法对于航空相机检焦效果不理想的问题,提出一种基于多重差分空间滤波效应的图像检焦法。从光学系统模型和数学分析的角度阐述了空间滤波测速和空间滤波效应,分析了空间滤波器透射函数的频谱以及模拟空间滤波器有关参数对空间滤波法的高频选择性以及检焦效果的影响。针对矩形滤波器与图像之间相对位移使得其输出信号呈现正弦变化致使检焦精度下降的问题,设计多重差分滤波器消除正弦变化并对其进行数学分析,给出了多重差分滤波的具体实施过程。设计了静态成像实验,分别使用基于空域,变换域、信息熵、统计学清晰度评价函数以及本文的多重差分滤波检焦法来对其采集的图像进行处理,检焦结果表明本文所提出的基于多重差分滤波的图像检焦法的检焦精度为22.75μm,相比于实验其他算子提高了至少22.5%,同时其小于光学系统的半焦深（76.8μm）,能够适用于航空相机的焦面检测。（2）介绍了常用的检焦窗口选取方法,包括中央区域法、一阶矩法等,最后选取了基于多尺度脉冲余弦变换的窗口选择法,兼顾了检焦的准确性与实时性;对经典的聚焦搜索策略进行了研究,改进了爬山法,克服了其容易陷入局部极值点的问题,最后选取了改进后的爬山法和曲线拟合相结合的搜索策略,该系统具有较好的实时性和准确性。（3）设计了以DSP+FPGA为核心的自动检调焦硬件电路,同时给出了硬件的总体结构框图并对各个模块的功能进行了介绍;对于自动检调焦系统的软件开发设计流程及其执行过程进行了介绍;最后在实验室中进行了动态成像实验,对自动检调焦系统的准确性、稳定性以及实时性进行了验证,通过实验结果可知,本文所提出的多重差分滤波检焦法的最大误差为37.57μm,小于光学系统的半焦深（76.8μm）,实时性高,且不需要对同一景物进行多次重复拍照,非常适合航空相机在复杂的航空环境中的自动检调焦。