大景深光学系统不仅能获得更广阔的物空间,而且能一定程度地抑制离焦像差。但是传统景深扩展方式都是在缩小通光孔径的基础上实现的,降低了图像分辨率。波前编码系统把光学编码和数字解码过程结合起来,在不影响其他成像性能的基础上实现了景深的扩展。本论文针对波前编码技术在实际应用过程中的两个关键技术问题:图像复原算法、光学编码元件高精度制造与装配开展了相关研究。论文的主要工作如下:1、基于现有经典复原算法特点的分析,提出了一种改进的维纳滤波算法,在经典算法的基础上增加了图像去噪和边界振铃抑制。利用小波子带自适应阈值算法实现图像降噪,并对小波系数处理中的不同阈值进行了分析。2、分别采用Zernike多项式拟合和用户自定义面型,对加工中的低频形状误差和中频波纹度误差进行了分析,得到了其对调制传递函数的影响情况。并分析了典型的正弦形状面型误差对三片式波前编码系统复原结果的影响。3、利用坐标偏转仿真立方相位板的装配误差,并理论推导了装配误差参量对点扩散函数和调制传递函数的影响。通过设定不同的误差值,得到了系统对装配误差参量的容限。在三片式物镜系统中添加立方相位板,分析了立方相位板的装配误差对图像复原的影响,其中,通过调整理想点扩散函数的方位对绕Z轴角度误差引起的点扩散函数变换进行了补偿,增加了系统装配的自由度。