云是天空背景的重要组成部分,红外成像系统在对天空中的目标进行探测时往往会受到云背景辐射的干扰而影响其对目标的探测和识别。为了减小云背景对探测器性能的影响,研制针对空中目标的高性能红外成像系统,需要对云背景的红外辐射特性及其图像仿真进行研究。本文从云的物理性质和光学特性出发,对云与辐射的相互作用及其自身的辐射机理进行了深入的研究,在此基础上得出了辐射在云中的传输方程及云自身的辐射计算公式。云背景的辐射受很多因素的影响,本文研究了每个辐射成分对云背景辐射的影响,分别给出了计算方法。编程计算出了典型条件下云背景的光谱辐亮度及波段辐亮度,针对计算结果对云背景的辐射特性进行了分析。对于云背景红外图像的仿真,首先采用分形的方法生成二维数据场并将其映射为云的厚度分布场,利用前面建立的理论计算模型计算出对应的云背景辐射场,最后将辐射场进行灰度量化得到灰度图像。