气象能见度是一个在交通、军事、环境和气候变化研究等一系列领域内倍受重视的气象要素，已有的研究和试验结果展示了数字摄像技术在白天气象能见度观测上的良好应用前景，然而与之相应的夜间能见度观测尚存在诸多的问题有待进一步研究。　　论文以大气光传输理论和图像处理技术为基础，研究了基于双光源目标物的夜间视觉能见度观测方法，主要包括夜间视觉图像预处理方法、双光源目标识别及能见度反演算法、系统设计等方面，并对北京南郊观象台夜间能见度观测情况进行了分析。　　从双光源观测模型与目标物特性之间的关系出发，研究了基于双光源目标物的夜间能见度观测方法，消除了单个光源波动和大气环境光对夜间能见度观测的影响。研究了图像预处理和光源识别算法，基于小波变换能同时去除噪声和灰度不均匀效应的特点，提出了一种对小波分解层数自适应的判定方法，将双光源目标物的空间信息引入潜在目标物提取的过程中，实现对双光源目标物的准确识别。重点研究了基于双光源目标物图像计算光源灰度值和反演夜间能见度的算法，通过利用可演化闭合曲线定义目标物灰度值，建立曲线演化过程与能见度反演之间的相互关系，通过实验验证算法的有效性和鲁棒性。针对低能见度的情况，以多次散射引起的光晕现象研究核心，分析了光晕的不确定特性，提出了一种基于光晕区域特征的夜间低能见度反演算法。最后，通过设计的双光源夜间能见度观测系统验证了双光源方法的正确性和算法有效性，并结合北京南郊观象台的观测实验，分析了南郊夜间能见度的特点。