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高分4号(GF-4)卫星是我国高分辨率对地观测系统中首颗高分辨率静止轨道卫星,由北京空间机电研究所研制,主要用于减灾、气象、林业、环境等领域,在国民安全、环境监测、天气预测等具有重大的应用价值。但是GF-4卫星轨道高、工作环境复杂、环境温度变化剧烈,成像光学系统和电子学系统易受宇宙射线、大气等多方面的影响,所以遥感图像退化严重。空间噪声类型复杂,图像信噪比不稳定,影响用户单位的应用需求;GF-4卫星空间分辨率还不足以满足用户的需求,对弱小目标的成像质量大部分时段会远低于某些低轨卫星;GF-4卫星受天气、光照等条件影响,造成部分时段和区域的成像质量下降,难以满足用户的需求。本文针对GF-4卫星的实际成像问题及参数,研究GF-4卫星成像质量提升技术,主要包括图像对比度和分辨率两方面的提升。首先在对图像对比度提升的方面,本文基于人的视觉系统对场景局部像素对比度更为敏感的特性,提出了基于最小对比度失真的图像显示对比度增强算法。首先基于weber-Fechner准则建立图像对比度模型,优化目标为显示对比度失真最小,并将该问题转化为图像统计特征的有向无环图最优路径的求解,同时对映射函数中的色调误差进行有效约束。实验的结果表明,本论文所提出的算法能够有效的改善GF-4卫星图像的显示对比度,从而达到应用要求。针对GF-4卫星图像空间分辨率提升的问题,本文提出了基于事例的改进图像超分辨算法,利用GF-4相机的点扩散函数构造图像训练集,采用了邻域回归的方法提高GF-4卫星图像的空间分辨率,仿真的实验结果体现了本算法的优越性,处理结果图像拥有较高的峰值信噪比。真实实验显示,本文所提出的算法能够有效地提升GF-4卫星图像空间分辨率,超分辨重建的图像中高频细节丰富。GF-4卫星所拍摄的单幅图像的原始分辨率达到10K×10K,超分后的图像尺寸更是达到了15K×15K,最终的图像处理软件应满足我国应用部门所提出的分块交互式处理及实时显示等需求。本文通过多线程完成上述图像增强算法的加速,并基于QT和图像渲染引擎开发友好的实时大尺寸卫星图像交互处理软件。