光学微扫描技术通过对同一场景的多次重复采样，可以在不改变探测器结构的情况下提高成像系统的空间分辨力。本文针对显微热成像系统空间分辨力低的问题，以光学微扫描显微热成像系统的工作原理为基础，解决现有光学微扫描装置存在的问题，从而提高显微热成像系统空间分辨力。首先，本文研究了显微热成像系统噪声等效温差和噪声等效辐射率差模型，探讨了加入光学微扫描装置前后系统噪声等效温差和噪声等效辐射率差的关系，并在此基础上提出了改进系统性能的可行性方案。其次，显微热成像系统中微扫描技术得以准确实施，微扫描零点的准确标定是至关重要的环节。本文提出一种自适应零点定标方法，该方法将图像配准算法作为计算图像之间的微位移的工具，并利用几何原理进行微扫描零点位置的自适应标定。利用望远模式红外图像模拟实际系统在定标前后的欠采样图像，采用不同重构方法进行仿真对比验证；完成了实际采集的欠采样显微热图像序列的重构对比实验，并在实验中证明了该自适应零点定标方法的有效性。最后，完成零点位置自适应标定后，2×2微扫描模式中其他三个微扫描位置的标定也同样非常重要。在零点自适应标定的基础上，利用几何原理和图像配准方法，研究其他三个微扫描位置的标定方法，并对各个微扫描位置进行自适应标定，从而实现各个微扫描位置的自适应准确定位。通过仿真和实验对比验证，表明了本文提出的方法对微扫描技术在显微热成像系统中的准确实施起到了重要作用，明显改善了显微热成像系统过采样重构图像的质量，提高了系统的空间分辨力。此方法还可以应用在其他光电成像系统中。