无人机遥感是一种新兴的监测技术,由于其成本低、高效方便、能在云层下低空飞行的优点,无人机遥感已经广泛应用于各个领域。无人机成像系统中,与线阵载荷相比,面阵载荷获取的图像具有相对稳定的内部几何关系,而面阵摆扫型成像方式更因其具有总视场角大、观测范围宽、瞬间凝视成像等优点,在航空军事侦察、应急救灾和倾斜摄影测量等领域具有其独有的优势,成为当前国内外较为关注的一类新型遥感载荷,现阶段针对此类数据预处理关键问题研究相对较少,对这种成像方式获得的数据带来的应用问题研究不够深入,针对该类型成像系统蓬勃发展的趋势,开展面阵摆扫式航空影像的预处理关键技术研究极具应用潜力和实用价值。论文以面阵摆扫航空影像数据为研究对象,对面阵摆扫航空影像预处理中遇到的问题进行深化研究,希望通过本文的研究可以为面阵摆扫航空影像数据的几何校正、拼接到应用整个过程提供一定的参考。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出一种基于虚拟相机的快速几何校正方法。面阵摆扫航空单幅影像中空间分辨率不同,如果不进行几何校正,直接拼接后的结果影像分辨率会呈山脊形状,并且海量的图像校正非常耗时。通过实验发现地球曲率对无人机影像校正结果影响非常小,所以提出一种基于虚拟相机的几何校正方法。在确保校正结果精确的前提下,极大的提高了几何校正效率。（2）提出了基于贝叶斯优化模型改进的配准方法。为了获得高质量的拼接结果,在配准过程中,提出贝叶斯优化模型去掉不正确的局部匹配;在对齐过程中,提出在网格优化对齐的基础上,从形状矫正的角度出发,借鉴Shape-Preserving方法,对整个拼接图像增加相似变换约束,矫正拼接图像的形状,减小投影失真和重影,算法具有很强的鲁棒性。（3）建立一种基于拓扑分析的基准投影影像平面选择方法。目前网格优化的方法大多利用局部约束来解决局部的问题,不适合拼接多幅图像,会有误差积累。而光束法平差等方法只是获得伪平面,当拼接多幅影像时,伪平面违反严格的几何模型,容易导致误差积累。针对以上问题,本文研究基于拓扑分析的基准投影影像平面选择,然后进行全局一致性对齐。通过实验说明了我们方法的优越性。（4）建立了一种针对面阵摆扫航空影像非均匀校正方法（NWWF）。因为是摆扫成像,所以获得相邻影像的重叠区对应的探测像元是不一样的,需要进行非均匀校正。针对影像间非均匀性问题,通过分析面阵摆扫航空相机影像的非均匀现象,提出一种针对面阵摆扫航空影像非均匀校正方法（NWWF）,通过与直方图规定法、Wallis滤波法进行对比实验,四个非均匀性校正评价指标均最优,验证了NWWF算法的有效性和鲁棒性。