随着航天对地成像观测任务的广泛应用，迫切需要更高空间分辨率的成像望远镜。但光的衍射效应制约了光学成像系统的分辨能力，传统光学成像系统角分辨率受波长和系统孔径的限制，若要提高系统的角分辨率，则只能增加系统孔径。然而受制造工艺、载荷体积和重量的限制，空基遥感成像系统发射直径要小于4.5米，而地基天文望远镜的直径设计极限在10米左右。由多个子孔径组合而成的光学合成孔径成像系统是能够突破单一孔径限制，实现超高分辨率成像的新型传感器。它是通过若干子孔径按一定方式排列，满足相位同步条件下，在焦平面上实现干涉成像，从而达到等效大口径望远镜分辨率的成像技术。由于合成孔径系统的通光面积只是等效单孔径系统的部分填充，对空间频率中低成份的响应降低或产生混叠与抑制，不可避免的造成图像对比度降低，产生模糊降质现象。因此必须对系统直接获得的图像进行图像复原等后处理，得到高分辨率遥感图像，真正发挥合成孔径系统成像的优势。本文正是针对这一需求，开展合成孔径图像复原理论与算法研究，为下一代新型传感器的研制提供技术储备，为相应的数据处理软件系统研制提供基础理论与算法。本文以合成孔径图像复原理论与算法为主要研究内容，完成的工作主要包括以下几个方面：1、开展了光学合成孔径系统的成像原理及特性研究。分析了合成孔径系统的点扩散函数和调制传递函数特性，探讨了光束合成误差对成像系统及图像质量的影响，对合成孔径系统的成像模型、频谱响应以及噪声类型三方面进行具体研究和分析。2、完成了光学合成孔径模拟成像实验平台的搭建与成像仿真，研发了相应的成像仿真及后处理软件。利用光学合成孔径实验台进行模拟实验，分别获取不同阵列结构及填充因子的模拟图像；利用仿真软件对合成孔径成像进行仿真，得到不同阵列合成孔径系统的出瞳函数、理想点扩散函数和调制传递函数，并与模拟成像结果进行对比分析；对光束合成误差中最主要的活塞误差进行仿真分析，并获得活塞误差最大时的仿真图像。3、改进并实现了直接盲解卷积算法的光学合成孔径图像复原。针对合成孔径成像系统的特点，计算系统的理想点扩散函数，然后进行傅立叶变换，将有代表性的频谱方向加权取和代替原算法的估计光学传递函数进行复原。分别对模拟图像及含活塞误差的仿真图像进行实验。结果表明，本文算法在复原准确性及恢复图像细节方面比维纳滤波及原有算法效果更好，验证了本文算法的有效性。4、改进并实现了基于最大似然原理的光学合成孔径图像复原。根据对合成孔径成像的噪声分析，发现基于高斯-泊松混合噪声的最大似然算法更能满足合成孔径图像复原的需要，但它本身存在缺陷，算法稳定性差。本文分别提出高斯噪声方差、泊松背景噪声均值估计方法及自适应估计点扩散函数方法对其进行改进。利用改进算法得到的复原图像信噪比及平均对比度有明显改善，对仿真图像的复原结果与维纳滤波算法结果相近。