由于大气湍流的随机干扰，观测目标在地基大孔径光学成像系统焦平面的强度分布扩散、能量峰值降低，导致成像模糊、分辨率低。大气湍流退化图像复原是国内外近半个世纪一直研究的问题，至今已发展了维纳滤波、斑点成像、盲反卷积等方法，其中盲反卷积复原是在点扩展函数未知，仅已知退化图像的条件下求解观测目标的方法，由于该方法无需参考星和大气湍流退化因子的先验知识等优点而被广泛应用。　　 本论文重点研究了大气湍流退化图像的盲反卷积复原方法。分析了大气湍流的统计特性，阐明了观测目标经由大气湍流和地基望远镜的成像模型，推导了盲反卷积复原的物理机理和数学表达。研究了频率域迭代盲反卷积方法、空域迭代盲反卷积方法和空域优化盲反卷积方法等三种传统的方法。分析了各种盲反卷积方法的复原效果和噪声抑制性能。　　 噪声对大气湍流盲反卷积复原存在较大的影响，是盲反卷积复原领域力求解决的难题。本论文研究了基于规整化技术的盲反卷积复原方法，建立了各向异性平滑约束、总变分约束的盲反卷积模型，实现了利用交替迭代共轭梯度优化技术的数值求解，分析了各种信噪比大气湍流退化图像的复原性能。　　 本论文研究了噪声导致盲反卷积复原过程不收敛的根本原因，根据噪声的均方根值和均值等特性，建立了基于噪声特性代价函数的盲反卷积模型，结合平滑约束和总变分约束规整化技术，提出了创新的盲反卷积复原方法，通过各种信噪比大气湍流退化图像的复原结果验证了该方法的有效性，并且与传统的基于规整化技术的盲反卷积复原方法的性能作了对比，结果表明提出的方法性能优于传统的基于规整化技术的方法。　　 本论文分析了滤波对盲反卷积复原过程的噪声抑制作用，提出了创新的基于滤波的盲反卷积复原方法，该方法先对退化图像滤波，再将滤波函数加入盲反卷积复原的代价函数，从而达到抑制噪声又不引入新的模糊的效果。通过各种信噪比大气湍流退化图像的复原结果验证了该方法的复原性能，并且与传统的基于规整化技术的盲反卷积复原的性能作了对比，结果表明提出的方法性能优于传统的方法。　　 本论文进一步完成了实验室模拟大气湍流退化图像复原实验和天文台大型地基望远镜观测图像复原实验，通过各种复原结果，验证了盲反卷积图像复原方法的工程应用性。