调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)的检测是光学传感器成像质量评估中的重要环节,被称作狭义上的像元级辐射校正。随着高分辨率对地观测技术的发展,利用特定地物的遥感影像实现MTF重建并进行后续的图像复原已成为标准技术流程之一。本论文基于光学传感器成像机理,围绕高分辨率传感器在轨MTF检测技术流程优化和图像复原技术完成了如下工作和创新点:1.以高分辨率对地观测技术的发展与定量遥感的现实需求为背景,结合高分辨率传感器的特点以及遥感影像成像链路阐述了成像系统MTF检测的意义。梳理了国内外MTF检测技术和图像复原技术的研究现状,给出了论文的研究内容和结构安排。2.总结了衍射受限光学成像系统的成像性质与特点,重点介绍了像质评价指标MTF和PSF的物理意义及MTF在各个成像环节的表达形式,给出了成像系统退化效应下的数学模型,为后面展开MTF检测原理及图像复原技术提供了理论基础。3.简要讨论了MTF检测方法的分类,重点介绍了点光源法、刃边法、脉冲法、周期靶标法检测MTF的原理,详细说明了检测流程与步骤,对比分析了这几种利用不同地物特征的检测方法的特点。通过半实物仿真模拟系统对脉冲法与刃边法的检测效果进行了对比,发现刃边法在该仿真场景下Nyquist频率处的MTF更接近成像系统的实验室检定值。4.从误差理论和数据处理流程两个方面改进了利用倾斜刃边检测MTF的传统方法。在刃边检测中引入了梯度加权的方法,提出了一种基于移动窗口的ESF去噪策略。实验结果表明改进方法可以优化ESF样本质量并提高最终PSF的重建精度;将抗差估计引入倾斜刃边法的直线拟合和ESF拟合模型中,实验结果显示抗差估计增强了刃边直线拟合和ESF拟合的稳定性与抗噪性。5.基于非盲去卷积图像复原方法,利用本文提出的改进MTF检测方法得到先验信息,选择维纳滤波与平滑约束最小二乘方滤波进行复原效果实验。同时评估了优化MTF检测方法在图像复原中的应用效果,利用未优化的先验信息与优化后先验信息进行了复原对比实验,对复原后的影像进行了成像质量评价。实验表明,平滑约束最小二乘滤波复原的退化图像中高频部分得到了更好的恢复,细节成分较维纳滤波的复原结果多,轮廓更突出且振铃效应小;利用本文MTF改进方法的优化先验得到的复原图像相较于基于未优化先验的图像,其拉普拉斯模与灰度平均梯度等质量评估指标均有提升,表明改进MTF检测方法可行有效,有一定的应用价值。