在空间目标天基监视等相关课题的研究过程中，为了解决目标识别、确认与跟踪算法的仿真与验证、可见光相机的可行性分析、可见光相机相关参数的选取等关键技术问题，需要获取可见光相机对空间目标的成像信息。在真实成像信息难以获取的前提下，采用数字图像生成的方法获取仿真图像，是现阶段采用的主要方法。首先，根据数字图像生成系统的设计要求，对数字图像生成系统的结构做了总体性的设计。分析了数字图像生成的过程，确定了数字图像生成所需建立的数学模型；根据这些模型对系统的要求，结合图像生成系统的设计思想，确定了数字图像生成系统的结构和各个功能模块，阐述了各功能模块所包含的内容及实现的功能。其次是模型建立的部分。详细分析了空间坐标系统的构成及内部联系，建立了坐标变换模型；在此基础上，分析并建立了空间目标轨道动力学模型即地球卫星轨道计算模型。本文在对光学载荷成像链路组成环节与变换关系分析的基础上，推导了光学载荷成像变换过程的一个通用的成像定位变换模型。中心投影构象关系式表达了物点与像点之间简单的投影映射关系。由于中心投影成像定位关系中，成像系统内、外方位元素耦合在非线性模型中，模型的形式非常复杂，很难得出解析解。本文采用Maple Toolbox for MATLAB数学工具实现上述功能。并与基于灵敏度的数值解方法进行对比，做出模型解析解的的可行性分析。最终实现光学定位测量的精度分析。第三，选取并详细研究了SAO星表的结构内容并依据星表建立了恒星背景模型；根据几何成像关系建立了观测相机模型，详细分析了光电信号转换过程并分析建立了探测器噪声模型。最后，本文采用在轨卫星观测的真实数据，实现光学载荷成像的仿真分析。