随着红外遥感探测技术的快速发展,相机口径的不断增大,传统的物方全口径定标方法不再适用于大型遥感探测载荷。目前大口径光学探测载荷常用的在轨红外定标方法有多载荷交叉定标、地物定标、内黑体定标和基于天体的定标。而基于天体的定标方法由于具有全光路、不受大气干扰等特点成为一种高精度的定标方法,目前主要有月球定标、恒星定标两种方法。红外恒星定标方法基于已有的红外星库,因具有辐射特性稳定、定标链路简单、动态范围大等优点而逐渐发展成为一种主要的星上定标方法。本文首先建立了基于WISE星表的恒星能量外推模型,并对WISE星表的1000颗恒星在不同波段内的辐照度采用了优化的传统遗传算法和Taylor展开方法进行外推研究,取得了外推精度<3%的恒星所占比例达68.34%的结果。基于此外推模型将恒星辐照度外推到相机的探测波段,构成专用定标星库。星图识别是辐射定标的前提,本文重点研究了星图预处理方法和三角形识别算法。对于单帧星图,实现了基于图像局部加权差熵的星点检测,并通过多帧关联对检测结果进行轨迹绘制,实现了对星点目标确认;对于星图识别,本文以预处理后的WISE星表作为初步导航星库,仿真实现了三角形识别算法,并引入验证星对识别结果进行了验证。本文研究了基于WISE星表外推的相机在轨辐射定标方法,并选用相机进行实验验证。根据星图识别结果与外推模型计算恒星在相机波段内的像面照度,同时在图像数据中提取恒星对应的输出总灰度值(DN值)并对其不确定性进行分析,建立相机的初步响应模型。定标结果表明:当WISE星表自身定标精度为5%,恒星能量外推误差为3%,大气透过率不确定度为15%,恒星输出DN值不确定度约为5%时,则基于WISE星表外推的相机地面辐射定标精度为21%;当该方法应用在天基时,由大气透过率引起的误差不存在,则基于WISE星表外推的相机在轨辐射定标精度约为10%。