运动图像去模糊是图像处理中的一个重要问题。在以建立数学模型为基础的运动模糊图像复原中，模糊图像可由清晰图像与成像系统模糊核卷积表示，通过反演来复原清晰图像。然而，反演复原问题往往是病态的问题，难以准确复原运动目标图像。在传统成像模式下，由于快门连续开启曝光时在频域中相当于一个低通滤波过程，将高频信息截断，没有保留在图像中，因此后续图像复原难以得到完整的清晰细节图像。编码曝光成像技术将连续曝光时间分割成若干小的曝光时隙，这些时隙受预置编码控制。由于时隙频率比连续曝光频率高，成像中相当于展宽了频域滤波器的通频带，预置编码的频域幅值远离零点时，就保留了图像更多的频率信息，尤其是高频细节信息。编码曝光成像技术创造性地改善连续曝光模式下运动模糊图像的复原问题，为运动模糊图像复原提供了新思路。
　　目前，单幅编码曝光图像复原方法主要集中在单一方向的目标运动图像，且须外设辅助测量或依据自然图像统计规律辅助进行复原。为了更好的采集编码曝光图像用来复原，本文系统研究了编码曝光成像的原理，以编码曝光成像系统研究为基础，深入开展不同运动模式下的编码曝光图像复原方法研究。主要创新成果如下:
　　(1)基于编码曝光原理，利用CCD图像传感器设计和搭建了嵌入式编码曝光成像系统。该系统利用CCD衬底控制技术，依照预置编码实现了多次断续累积光生电荷和一次电荷的转移读出。该方案实现了编码曝光图像采集与电荷驱动传输时间的高度集约，同等条件下获得模糊图像的模糊长度与普通相机一致。在获得存有目标高频信息的编码曝光图像后，利用图像解码将高频信息正确复原。经过实验验证，本文所设计的嵌入式编码曝光成像系统能够保护目标图像的高频信息并可以解决运动模糊图像的高质量复原问题。
　　(2)针对目标单一方向运动的编码曝光图像复原问题，提出了基于重建图像相似度和熵的联合估计算法。该算法基于良好的复原图像在结构上应与编码图像相似这一事实，采用二者的结构相似度，来确定模糊核长度;通过比较该重建解码图像与编码曝光采集图像的结构相似度确定模糊长度的搜索范围，在该范围内的图像熵最小者为清晰复原图像，实现了模糊长度的自动估计。仿真图像实验和实际采集图像实验表明本文算法能够较好的估计模糊长度并获得清晰复原图像。
　　(3)针对编码曝光图像复原方法中对目标相对运动方式受限于单一运动方向，在目标任意运动情况下利用编码曝光图像梯度L0正则化方法解决了运动模糊图像的复原问题。相比于普通成像模式，编码曝光成像将模糊图像中连续模糊带有序分割，使模糊图像梯度相对增强。本方法既在编码曝光成像中保留了高频信息，又在图像复原中融合了自然图像梯度先验所形成的L0正则化约束，实现了图像的盲恢复。在不同运动情况下的实验结果表明，该方法获得的复原图像质量高于普通复原方法。