高分辨对地观测是航天遥感领域的关键技术之一。在对地观测中，地面采样距离(ground sample distance，GSD)代表空间像元分辨率(空间相机探测器的像元尺寸)对应的地面采样间隔。高分辨对地观测，顾名思义，是指在对地观测中，追求更高GSD的遥感图像。GSD的大小取决于空间载体(人造卫星或航天飞机)的轨道高度，其上搭载的光学系统的焦距和空间相机探测器的像元尺寸。在像元尺寸一定的情况下，为了获得更小的GSD，就需增大系统的焦距和通光口径。然而，大的通光孔径一来会给光学系统的像差校正带来困难，二来会给光学系统的加工和装配增加麻烦，同时，载荷的增加也将大大提高其在航天领域的使用成本。目前，高分辨星载遥感光学系统大多采用反射式或折射-反射式结构，通常存在中心遮拦现象，降低了系统的成像质量。因此，当前高分辨对地观测系统呈现出两个主要发展趋势，一方面，使用小孔径光学系统配合图像后处理技术；另一方面，使用中心遮拦光学系统配合传递函数补偿(modulation transfer function compensation，MTFC)技术。本文开展了针对遥感成像系统MTF测量工作，意在对小孔径和中心遮拦光学系统进行MTFC，提高系统的成像质量，为系统的总体设计提供理论依据。 对于MTFC技术，如何精确估计系统的MTF乃是后期图像处理的基础和关键。首先，介绍了基于图像分析的各种传递函数测量方法，如针孔法，狭缝法和刃边法；其中，着重介绍了刃边法MTF测量的基本原理和计算流程；分析了成像器件的采样孔径，边缘扩散函数(edge spread function，ESF)的有限元差分，MTF的频率域压缩和刃边图像中的噪声等因素对MTF计算结果的影响，并给出了相应的校正方法；列举了已有的三种不同ESF函数模型，并从标量衍射理论出发，推导出一种新型的函数模型用于对ESF数据进行拟合，并通过它来计算得到系统的MTF。 其次，将成像过程看作是一个线性平移不变(linear shift-invariant，LSI)系统，建立了图像的退化和复原模型；介绍了常用的图像复原算法和图像质量客观评价方法，特别的，介绍了基于MTF的图像质量评价方法。 再次，分析了一个具有圆形光瞳的成像系统的退化机理，根据光学传递函数(optical transfer function，OTF)的自相关特性，推导了中心视场和边缘视场的OTF表达式；仿真实验中，针对不同噪声条件下(信噪比为∞，40和30 dB)的退化刃边图像，首先使用四种ESF函数模型和ISO12233标准方法进行MTF计算，然后从计算精度和时间复杂度两个方面进行比较和分析；完成了一个小孔径成像系统的光学，结构和系统的设计与加工；实拍实验中，针对由该系统拍摄得到的两种不同类型的退化图像(分辨率板图和遥感图)，基于四种ESF函数模型和ISO12233标准方法计算系统的MTF，首先使用Lucy-Richardson(RL)，总变分(total variation，TV)和稀疏反卷积(sparse deconvolution，SD)三种算法进行复原，然后使用灰度平均梯度(gray mean gradients，GMG)，拉普拉斯算子和(Laplacian summation，LS)，最大熵(large entropy，LE)和调制传递函数面积(modulation transfer functionarea，MTFA)四种客观评价方法对复原结果进行了评价。 最后，分析了一个具有中心遮拦的成像系统的退化机理，根据OTF的自相关特性，分别计算了系统在中心视场和边缘视场的OTF；完成了一个中心遮拦成像系统的光学，结构和系统的设计与加工；针对由该系统拍摄得到的不同遮拦比(原始，20％和30％)条件下的两种不同类型的退化图像(分辨率图和遥感图)，计算系统的MTF，首先使用RL，TV和SD三种算法进行复原，然后使用GMG，LE，LS和MTFA四种客观评价方法对复原图进行了评价；针对由该系统拍摄得到的退化图像中的不同对比度(0.27，0.47和0.70)条件下的刃边区域，计算系统的MTF并使用SD算法进行复原，然后使用GMG，LE和LS三种客观评价方法对复原图进行评价。
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