随着空间在轨观测领域对成像质量要求的不断提高,空间望远镜的口径也随之增大。然而,反射式望远镜通常面临体积和重量不断增大、主镜面形误差难以控制、展开以及折叠困难等技术问题。作为一种新型的成像技术,薄膜衍射成像技术使用薄膜衍射光学元件作为望远镜的主镜面,是空间大口径望远镜成像的重要发展方向之一。但是,受到衍射透镜的多级别衍射现象的干扰,薄膜衍射成像系统的对比度低、在外场实验时成像容易受噪声影响、相比同口径的传统成像系统更加模糊等问题。本文主要对薄膜衍射图像开展质量评价与特性分析的工作,并根据分析结果进行图像复原,主要研究内容如下所示:1.对于某科研单位的薄膜衍射成像系统,对其成像从四个方面定量分析。通过提出改进的倾斜刃边法,提升刃边拟合精度,对成像的MTF指标进行测量与分析;在分辨率分析阶段,基于瑞丽判据,提出一种自动化测试方案;对于衍射图像的空变模糊特性测量,通过分块测量各个区域内的MTF值,定义空变程度计算衍射图像的空变程度;对于RGB成像存在的严重色差问题,本文给出了颜色偏移的定量的计算方法。此外,本文从衍射成像理论以及衍射成像的器件加工理论上,分析薄膜衍射系统的成像特点,并对上述定量分析的结果给出一些定性分析的结论。2.提出薄膜衍射图像的复原的方法。基于最大后验概率的图像复原理论以及现有的复原框架,建立了薄膜衍射图像的盲复原模型。以提升薄膜衍射图像的MTF和分辨能力以及保持衍射图像的纹理细节为目标,根据薄膜衍射图像的模糊核先验以及清晰图像的先验,构造合适的损失函数,用以约束迭代过程中图像的生成质量。同时,结合模糊度的概念,对空变的图像做近似空不变的区域划分,并对图像进行分块盲复原,降低图像的空变程度。3.薄膜衍射图像的色差改善。在使用RGB相机接收系统成像时,图像存在严重的色差问题。通过与传统清晰成像的对比,分析薄膜衍射图像与传统图像的边缘分布差异,提出通道先验。在进行图像复原时,可以先对表现较好的G通道进行复原,在其他通道进行图像复原时,使用G通道对于其他通道的复原过程进行约束,达到改善色差的目的。