图像作为信息传递的重要载体，在人类生活各个方面应用广泛，它在人们生活中的作用不可取代。但是由于各种环境及其它因素的制约，在图像的产生、传输和记录过程中，不可避免地会带来某些失真和变质，为了满足对图像质量的需要，对成像变形的原因进行寻查，研究图像补偿的手段，从而获得更高质量的图像。本文在光线追迹算法的基础上，对物体在变折射率介质空间在突变折射率分界面处发生折射所产生的光学成像变形进行了研究，运用几何光学基本原理，设计了空间光线在突变折射率介质表面折射、透明颗粒搜索等算法，并分别对空气团、气泡、水滴和雨滴中光线的传播进行建模并计算分析。 本文的主要工作包括以下几个方面： 1.根据几何光学中空间光线反射和折射的规律，建立了变折射率空间光传输的光线传输轨迹计算公式；并利用VC++6.0编写了优化的快速计算程序，为变折射率空间光传输和成像分析奠定了基础。 2.分析和建立了光通过透明颗粒传播的计算模型。利用该模型研究了光通过空气湍流元时的传播和成像特点，以及单个水滴、空间分布雨滴和介质中的气泡等透明颗粒对成像的变形、模糊、对比度和亮度的影响。 3.进行了物体通过水滴的成像实验，并分析对比了实验和计算结果，讨论了算法的适用性和局限性。