红外技术是基于热成像的,因此红外成像相比于可见光成像,具有不受气候环境和黑夜影响的强抗干扰性优势,在军事和民用领域都得到了广泛的应用。但是在军事领域中,获取红外图像非常困难,一方面由于军事保密的原因,很多作战目标的红外信息缺失;另一方面,红外作战的特殊环境和背景需要耗费大量的人力和物力,因此红外成像仿真的相关研究变得越来越必要。本文以构建红外成像仿真系统为目标,对红外传输过程、红外图像预处理和仿真系统的搭建等关键问题进行了研究,最终生成了不同飞行目标在各种背景下的红外仿真图像。本文首先分析了辐射能量从目标物体到达红外探测器的过程,建立了相应的红外传输模型。对于大气辐射传输理论,分别研究了大气的吸收、散射作用与气象因素引起的衰减效应,并利用公式和数据进行了大气透过率分析。然后研究了红外探测器的辐射率计算与灰度转换过程,并利用Vega的Sensor对探测器效应进行仿真,生成了不同环境下的红外图像。针对仿真工具中的探测器噪声仿真效果差的问题,本文还利用三维噪声理论对红外图像进行噪声建模,为红外图像添加了三维噪声。为解决红外图像的对比度低、细节模糊和信噪比低而导致难以处理和识别等问题,本文进行了红外图像增强算法相关研究。为了提高红外图像的视觉效果,本文首先对Retinex算法进行改进,相对于单尺度和多尺度Retinex算法,该算法可根据图像局部特性实现尺度自适应。为了综合提高红外图像的对比度、增强细节和降低噪声,本文基于Retinex分解、引导滤波和直方图均衡,提出了一种红外增强算法框架。经过实验评估与客观验证,该算法能有效增强红外图像的对比度和边缘细节,并降低了噪声的影响。为了提高红外仿真系统的交互便利性,本文基于Vega的API进行二次开发,并在MFC平台上构建了红外仿真系统。通过三维目标建模、纹理映射、视点与路径控制等方式,该系统可以对多种飞行目标在不同场景及大气环境下的红外仿真,并生成了一系列的动态红外图像。为评估仿真图像的逼真度,本文采用了一维直方图、二维直方图与综合指标对仿真结果进行辐射逼真度评估,验证仿真的真实性。