高分辨率彩色成像技术在航天遥感中的应用日渐广泛，在空间对地观测、环境监测、国家安全、城市建设等应用领域都具有重要用途。近些年来随着小卫星的发展，基于小卫星平台的高分辨率彩色成像技术日益受到各国重视。彩色成像系统的一个关键问题是如何准确还原图像色彩，保留图像细节，真实地恢复原始场景，这直接影响成像效果。本课题以我所研制的小型可见光相机为基础，设计了一套高分辨率彩色成像系统，主要对彩色成像中图像的色彩还原与颜色校正进行研究，为今后的工程应用建立基础。首先，介绍了基于小卫星平台的高分辨率彩色成像系统在国内外的发展状况；其次，根据高分辨率彩色成像系统要求选用Cypress公司51205120像元彩色CMOS传感器VITA25K，完成系统方案设计，详细介绍了传感器驱动技术；第三，研究了彩色插值与图像去噪算法，提出一种改进的先去噪后插值的图像色彩还原方法并进行仿真分析；第四，设计了图像颜色处理流水线来校正图像色彩，并给出了各处理步骤的原理及实验方法，在Microsoft Visual Studio2010下用C语言完成图像处理算法的上位机编程；第五，进行成像实验，分析图像处理结果。本文的创新点在于：1.针对小卫星平台的应用背景，本文提出了完整的高分辨率彩色成像系统方案设计，并完成了硬件系统的搭建与图像处理系统的上位机程序，取得了良好的彩色成像效果，为高分辨率彩色成像系统工程化应用建立了良好的基础。2.提出一种基于55窗口的先去噪后插值的彩色图像还原方法，有效去除脉冲噪声，同时较好地保留图像细节。设计了图像颜色处理流水线，真实地还原原始场景色彩。