获取目标的光谱散射特性是实现目标光学检测、跟踪、识别的理论基础,本文基于三维重建理论采用非接触方式快速重构目标的三维尺寸模型,结合目标光谱BRDF对目标的光谱散射特性进行了研究,主要研究内容和结果如下:(1)提出了一个具有双峰特性的七参数BRDF模型,该BRDF模型除了可以很好地拟合具有单峰的BRDF数据外,还可以拟合具有双峰的BRDF数据,应用范围广泛,克服了之前大多数模型无法拟合双峰数据的缺点;根据火星土壤成分制备了火星模拟土壤,测量了火星模拟土壤的光谱BRDF,并利用七参数BRDF模型对火星模拟土壤的光谱BRDF进行了拟合;测量并拟合了不同粗糙度的地球沙土样本的光谱BRDF,对比并分析了不同粗糙度下地球沙土样本的光谱BRDF,以及相同粗糙度的火星模拟土壤与地球沙土样本的光谱BRDF.(2)深入研究了基于目标多角度图像的三维重建原理,介绍了三维重建算法和点云拼接算法流程,最后利用三维重建软件Context Capture对沙土包、坦克和战斗机进行了三维模型重建,形成了带有实际物体表面纹理感的三维点云。(3)根据三维重建获得的目标三维点云,利用德洛奈三角剖分法生成目标曲面和曲面面元,结合目标样片的光谱BRDF模型,研究分析了沙土包、坦克和战斗机等目标的光谱散射特性,计算了沙土包、坦克和战斗机的光谱散射亮度空间分布,并对朗伯面和非朗伯面沙土包、坦克和战斗机的光谱散射特性进行了对比分析。研究结果表明:在可见光波段的探测中,目标物体的空间几何形态、表面材料特性以及探测照射角度光谱散射特性的影响较大。总体而言,非朗伯面目标光谱散射特性具有较强的方向性,朗伯面目标更易于探测。