视场角和分辨率是光学系统非常重要的两个性能指标,从而大视场成像和高分辨成像成为了光学设计发展的两个重要方向。然而,在传统光学系统设计中,视场和分辨率之间存在着相互制约的关系,难以同时满足大视场和高分辨两个要求。同时,现有的大视场高分辨成像系统都或多或少存在着光学设计难度、材料加工成本、成像限制条件等多方面的不足。大视场高分辨成像在航天航空、安全监控等领域有着广泛的应用,而计算成像系统以其独特的优势成为实现大视场高分辨成像的有效途径,具有重要的意义。本文首先调研了大视场高分辨相机的背景、发展需求以及技术难点；总结了基于计算成像的大视场高分辨相机在国内外的发展现状,包括同心多尺度理论、计算成像技术、图像复原技术、图像质量评价等多个领域。其次介绍了基于计算成像的大视场高分辨相机的相关理论,从传统透镜系统比例法则的推导开始,研究光学系统性能和结构的关系；研究在计算成像系统中透镜比例法则的发展和变化；介绍了多尺度光学设计和同心光学设计这两种独特的光学设计思路,并重点阐述了结合了两者特性的同心多尺度计算成像系统的结构和特点。然后介绍了空间变化PSF光学系统的成像模型,从波像差的角度研究光学系统的几何像差和PSF之间的关系；研究了各种初级像差的波像差表达,像差表现以及PSF特性；针对同心多尺度计算成像系统中图像退化的特点,研究了空间变化PSF图像复原技术,提出了基于分色校正的大像差光学成像系统图像处理方法,用于像差校正。该方法将彩色图像分为红、绿、蓝三通道,采用一种非线性图像缩放的方法将不同色光的放大倍率统一来完成倍率色差的校正,并利用图像分块的方式,使用Lucy-Richardson算法对单色图像去模糊完成单色像差的校正,最后融合三通道获得校正图像。最后,根据基于计算成像的同心多尺度大视场高分辨相机的相关研究,建立了一套软件仿真系统。通过光学设计软件建立了单球镜计算成像系统,并分析了该光学系统的成像特性,以此为基础,加入中继透镜,进一步完善该计算成像系统,并分析其特性,阐述其优劣。对设计的系统进行模拟成像,得到经过光学系统后的退化模糊图像,采用分色校正的方法,分别完成了图像的倍率色差校正和去模糊,并融合三通道获得校正图像。通过仿真验证了分色校正方法的可行性与有效性,并通过与典型方法复原效果的对比,展现分色校正方法的优越性。对完整的多镜头阵列进行了模拟成像,分别对每个镜头进行像差校正,拼接得到完整图像,通过多组仿真验证了同心多尺度大视场高分辨计算成像系统的可行性与有效性。