本发明涉及一种用于估计观察系统的波前的至少一个变形或者通过该系统观察到的物体的方法，其特征在于：在观察系统的焦平面附近，在至少一个差异平面中获取至少一个差异图像，其中差异图像包括已知的差异变形；在每个差异平面中，根据至少以下各项来确定图像模型：将系统的物理光瞳分解为多个子光瞳；将每个子光瞳上的所求变形分解为由待定系数加权的至少一个已知变形的形式；通过系统光瞳的自动相互关联确定系统的传递函数；作为所求的变形系数的函数将自动相互关联的每一项线性化，其中在已知的差异变形附近执行该线性化；观察到的物体和噪音；通过确定的图像模型和获得的图像，估计所求的变形或观察到的物体。