为满足宇宙探索、对地观测等空间应用对高分辨率成像的迫切需求,空间望远镜的口径需不断增大。然而传统反射式大口径空间望远镜的主镜面形精度要求高、折叠困难、系统重量和体积不断增大等问题严重制约了其在空间领域的应用。相较而言,衍射望远镜衍射主镜近似平面,面形精度要求宽松,易折叠;其重量和体积显著缩减。衍射空间望远镜已成为未来口径10米以上空间望远镜的重要技术路线之一。然而,受衍射透镜多级次衍射现象的影响,衍射望远镜系统图像对比度较低,且易受噪声影响。对扩展目标成像而言,如何提高衍射望远镜图像对比度、抑制噪声是亟需解决的问题。针对上述关键技术问题,本文结合衍射望远镜成像特性,建立了成像退化理论模型,采用图像复原技术,开展了相关理论和实验研究,以提高衍射望远镜成像对比度。主要内容如下:首先,通过菲涅尔衍射近似公式和菲涅尔衍射透镜透过率函数,推导了衍射成像系统简化成像模型。修订了广义光瞳函数,使其不仅包含孔径形状的限制和系统传统像差的作用,还包含了非成像衍射光这一特殊像差的影响。这表明多级次衍射现象造成的成像退化可通过退化函数表征,为衍射成像系统的成像性能分析提供了简洁的理论计算方法,为研究适合衍射望远镜图像复原算法提供理论指导。然后基于衍射望远镜成像退化特点,开展了衍射望远镜图像非盲去卷积复原算法研究。提出了一种自适应维纳滤波(Awn)算法和自适应块匹配三维协同滤波(ABM3D)算法;依托衍射望远镜系统样机成像平台,开展了数值仿真和实验研究。仿真和实验结果一致表明:Awn算法能有效提高图像对比度,结构简单,计算速度快,但抗噪性差,适用于低噪声水平下的场景成像。ABM3D算法抗噪性强,图像对比度复原能力强,但以牺牲计算效率为代价,适合衍射成像系统图像的后期处理。非盲去卷积复原算法研究为衍射望远镜的高对比度清晰成像提供了新的技术思路。在非盲去卷积复原算法研究的基础上,进一步开展了退化函数获取方式对衍射望远镜图像复原影响研究。退化函数可分别通过光学设计软件仿真、基于本文提出的简化成像模型计算以及实验室内测量三种方式得到,其准确程度直接影响着图像复原精度。基于三种退化函数,采用本文提出的两种算法对衍射望远镜系统图像进行了复原。仿真分析和实验结果表明衍射望远镜系统图像的非盲去卷积复原时应选实际测量得到的退化函数。在此基础上,基于退化函数的实验室测量值,对衍射望远镜样机获取的现实场景图像进行了复原。对比现实场景复原前后图像,可知复原后的图像清晰度得到明显提高。针对多级次衍射造成的衍射望远镜系统图像质量退化问题,本文建立了成像退化理论模型,提出了有效的图像复原算法,厘清了退化函数的最优测算方式。为后续通过图像复原技术抑制多级次衍射光对衍射望远镜系统成像影响的相关研究提供了理论依据和技术指导,为衍射望远镜系统高分辨率高对比度成像奠定了基础。