随着对构造、岩性油气藏的精细勘探和进一步开发，地下介质尤其是非均质体的高分辨率成像作为高精度地震解释的重要前提，在油气田勘探开发中的作用日益重要。现阶段，地震解释的重点在于断层、河道、盐丘边界及碳酸盐岩缝洞储集体等地质构造，由于该类型目标体具有纵横向变速剧烈、相对尺度小、不规则和非均质性较强等特点，在地震记录上通常表现为丰富的绕射地震响应。传统以一次反射波为主要研究对象的地震处理技术常常将来自平缓反射层以外的绕射波等信息视为干扰噪音滤除，或者即使收敛归位绕射波也会因为其弱能量特性在成像过程中被反射能量淹没，致使非均质绕射目标体的成像分辨率较低。因此正确识别绕射波并以绕射波为主要研究对象进行非均质目标成像的高精度地震成像方法应运而生。本文通过对绕射波在不同地震道集中的响应分析研究适用于非均质绕射目标体高精度成像的方法，从而服务于复杂地质及复杂介质条件下高精度地震解释。本文着重研究了倾角域绕射目标成像方法，研究内容主要包括以下几个方面：（1）借助高斯束角度域偏移思想，推导并实现了倾角域共成像点（CIG）道集的提取方法；（2）设计了基于局部倾角估计和相似谱分析的反射顶点能量压制的两种倾角域滤波方法，应用两种滤波方法均可得到较满意的绕射能量分离效果，并通过波场分离前后倾角域CIG道集叠加得到的成像剖面，数值试算表明倾角域绕射目标成像方法提高了非均质体的成像分辨率；（3）根据绕射波在倾角域CIG道集上的敏感性特点，初步实现了倾角域绕射波偏移速度分析，进而提高偏移速度精度；（4）建立了适应复杂地表的起伏地表倾角域绕射目标成像以及适应复杂地下介质的弹性波倾角域绕射目标成像方法，模型试算或实际资料处理验证了两种方法对复杂地表或复杂地质条件下绕射目标高精度成像的适用性。本论文利用平面波记录上的绕射波拟双曲与反射波拟线性的形态差异，对基于平面波解构技术的绕射波分离方法进一步研究与发展，首先实现了平面波解构滤波波场分离方法，然后针对平面波解构滤波求导运算造成的同相轴两翼极性反转问题，引入平面波预测技术实现平面波记录上的绕射波场提取。通过数值试算验证了上述两种分离方法的正确性。应用精度较高的单程波动方程偏移方法对分离后的绕射波炮记录成像，提高绕射目标体的成像分辨率。针对深层及非满覆盖区域照明不足问题，本论文在单程波动方程叠前深度偏移方法中引入2D反褶积成像条件，该方法不仅能改善中深层目标区域的成像质量，并克服非满覆盖次数地区成像能量弱的缺陷，还可以均衡横向振幅值。