卫星目标和天空背景的仿真在航天航空和军事领域都有着重要意义。论文根据大气物理学、大气光学和天文学相关知识,结合数字图像处理技术,实现了卫星目标和天空背景的动态仿真,模拟了不同亮度的卫星目标,复杂环境下的天空背景以及各种云背景对运动卫星目标的遮挡效果,用于目标的跟踪和捕获训练。在卫星目标的仿真方面:对卫星目标的亮度进行了标定,建立了星等和图像灰度的对应关系,实现了不同亮度的卫星仿真。运用大气辐射传输算法软件Modtran对不同大气参数下的目标视在亮度进行了修正,实现了更具真实感的卫星目标亮度的仿真。在天空背景的仿真方面:对天空背景的亮度进行了标定,建立了背景辐亮度和图像灰度的函数关系,实现了不同亮度的天空背景仿真。由于云层背景的特殊性,着重对云层背景进行了仿真,模拟了包括白昼薄云和厚云,夜晚有月和无月、有星和无星在内的复杂场景的天空背景,以满足训练环境的多样性要求。在卫星目标与天空背景的合成方面:提出了基于云图像灰度的云衰减系数的计算方法。利用FY-1C卫星获得的数据和Bouguer指数衰减定律,计算目标经云衰减后的灰度,对云遮挡情况下的目标亮度进行了进一步修正。利用该计算方法,模拟了目标在不同厚度云层遮挡下的视在亮度。仿真结果显示,该方法可以取得较好的目标运动遮挡效果。