大気ゆらぎや光学系の収差などによって像質が劣化した画像を修復して解像度を良くすること。画像に対して、画像を得た観測システム（大気や光学系を含む）の点像分布関数で逆たたみ込みをすることによって、像修復を行うことができる。ただし、実際の画像には必ず雑音が乗っているために、たとえ正確な点像分布関数が得られたとしても、完全な像修復を行うことは一般に困難である。そこで、多くの場合、点像分布関数で直接に逆たたみ込みをする代わりに、雑音成分とのバランスをとりながら像質の一部を改善するようなさまざまなフィルターを用いて像修復を行う。