远距离高分辨率成像是军事侦察领域和公共安全领域的一项重要的研究课题。近年来不断发展的计算成像技术为实现非扫描式的超分辨率成像提供了新的思路,其中最具代表性的就是傅里叶叠层成像方法。本文提出了基于傅里叶叠层技术的像素超分辨率算法,并构建了相应的集成化、系统化的可编程孔径编码超分辨成像系统。本文的工作和创新点如下:(1)搭建了可编程孔径编码成像系统,详尽介绍了成像系统光学器件的选取、系统的搭建步骤,光路的设计原理。(2)分析了可编程孔径成像系统的成像模型,推导了非相干传递函数的表达式并分析了其特性。提出了基于点扩散函数的“亚像素偏移法”和基于光阑实测法的两种光学传递函数标定方法,并进行了实验验证。(3)提出了基于傅里叶叠层技术的像素超分辨率算法。该算法理论上可将成像系统的分辨率提高2.5倍。设计了相应的最优孔径编码图案,并给出了仿真验证。(4)提出两种实验系统误差校正方法。针对由于目标与成像系统之间的相对抖动、气流扰动、成像系统像差造成的图像漂移问题,提出了基于模拟退火法的校正方法。针对噪声污染问题,提出了非相干成像下基于傅里叶叠层技术的自适应步长像素超分辨算法。(5)进行了可编程孔径超分辨原理样机的远距离实验测试。对多个室内靶标、室外场景进行了超分辨实验,在实验中将成像系统的分辨率提高了2.27倍。