红外图像仿真系统是当前光电仿真领域中一个重要的研究方向，在红外制导武器的设计与研制、红外系统的数字或半实物仿真评估、军事仿真训练、遥感数据场景再现等军事和民用领域都有着广泛的应用，随着技术的发展和应用需求的提高，具有高物理真实性和逼真度的高真实感红外仿真系统越来越受到关注。本文对国内外高真实感红外仿真系统进行了分析，结合可见光中的高真实感光照算法—光线跟踪，在原有红外仿真系统基础上，实现了基于光线跟踪算法的高物理真实感红外仿真子系统，该子系统严格考虑了红外成像过程中的各个辐射环节，提出了“自身热辐射—反射与阴影处理—大气传输效应—红外成像系统”的高真实感红外辐射传输仿真模型，并分别对其中的各个子模块进行物理建模，利用OGRE（Object-Oriented Graphics Rendering Engine）图形渲染引擎以及GPU（Graphics Processing Unit）的可编程渲染技术，实现了高真实感红外图像的渲染输出。此外，为了提高红外仿真图像的渲染速度，本文采用了基于空间二值分割、八叉树和包围盒的场景管理技术以提高光线与场景内容的求交检测效率，设计了各种用于纹理采样的辐射数据纹理以提供光线跟踪辐射计算需要的数据。该系统为今后高真实感红外仿真系统的完善和进一步研究打下了基础。