空间目标光学测量技术是构建未来空间态势感知体系、保障空间攻防快速有效实施的重要支撑技术。在相关测量系统研制过程中,需要大量图像样本数据进行测试,而空间成像情况复杂多变,实测样本非常有限,并且开展实验测量获取图像数据的代价非常昂贵。目前,空间目标场景成像仿真技术是解决该问题的有效手段。本文以测量相机地面半实物仿真测试的图像需求为应用背景,立足于成像模型与仿真应用,对空间目标场景光学特性与成像仿真方法开展了深入的研究。论文的研究工作从以下三个方面开展:(1)在总体技术研究方面,阐述了测量相机半实物仿真测试的系统组成、工作原理与具体需求,开展了成像仿真系统设计工作,主要包括:成像仿真模块设计、数据通信模块设计、系统控制模块设计等,其中成像仿真模块根据实际观测差异与图像需求情况,分别开展了空间目标与临边观测场景成像仿真设计工作。(2)在空间目标成像仿真方面,提出了复杂目标几何结构与光学特性离散化模型,将复杂的目标特性计算问题转换成简单平面特性计算问题。基于蒙特卡洛方法与路径追迹思想,解决了光线碰撞检测、辐射传输积分问题,建立了复杂目标场景的辐射传输方程。通过实验分析,得出了仿真图像符合理论计算与实验测量结果的结论。(3)在临边观测场景成像仿真方面,通过实测图像分析了临边背景辐射统计特征,建立了临边背景辐射模型,解决了临边背景辐射计算问题。并且基于临边背景的分布特点,提出一种临边背景图像的快速仿真方法,仿真结果表明了仿真图像与实测图像各方面保持较高一致性。