本文针对空间飞行器对接等场景中遇到的空间运动图像序列的单帧插值、亮度一致性调整和多帧插值等问题进行了深入研究。为了解决空间运动图像序列中存在的帧率不足问题,需要从多尺度保证单帧图像的分辨率和图像序列的整体亮度一致。本文结合空间环境的特点对这些问题进行了探讨,论文完成的主要工作如下：(1)对空间运动图像序列中单帧插值问题进行了研究,提出了基于显著性区域的图像插值算法,在显著性标注的框架中引入图像区域信息熵,将图像分为显著性区域和非显著性区域。对显著性区域采用改进后的曲率迭代插值,对非显著性区域以图像的空间曲率为权重,采用计算相邻像素加权平均的变换类插值。实验结果表明本文提出的算法可以获得更好的插值效果,既保证了插值结果的平滑性,又保证了插值结果的边缘清晰度。(2)对跨尺度图像序列亮度一致性调整方法进行了研究,从明暗程度和色彩两个尺度对图像序列进行亮度一致性调整。提出了基于直方图匹配的图像序列亮度一致性调整算法。计算图像序列中相邻帧的直方图向量的相似度,调整后一帧的直方图向量,直到相邻两帧的相似度最大,最终得到亮度一致的图像序列。结合像素点的空间关系,增加了调整结果的平滑度,减少了噪声。实验表明了该算法的有效性。(3)对运动图像序列帧插值进行了研究,提出了基于冗余块匹配的运动估计方法,并从匹配准则、搜索策略和搜索范围三个方面进行了深入研究。将图像分为重叠的像素块,增加运动估计时每个点的对应点数。在做块匹配时对像素块进行信息编码,加速匹配过程和提高准确度。以物体运动激烈程度和前帧运动估计结果确定搜索范围的迭代次数。通过对比实验验证了算法的有效性。(4)开发了空间图像序列插值和亮度一致性调整工具,实现了对本文提出算法的评价模块,验证了算法的有效性。