近几年来,红外技术在国家防御、国民经济及科学研究等方面发挥着重要作用,受到了世界各国的重视。而这其中,无论是红外预警、红外遥感等都离不开红外成像技术,它具有作用距离远、穿透能力强、抗干扰能力好、可持续性长等优势,在红外技术领域中具有举足轻重的地位。由于红外成像技术的重要性,近几年来,对红外成像技术的研究方兴未艾。这其中,急需大量特殊条件下的红外图像作为研究或测试对象。但现阶段直接获得相关红外图像十分困难且成本高,大多数情况只能在外场实地采集。这种方法直观真实,获得的数据准确可靠,却要耗费大量资源,耗时长,且很可能无法直接采集;同时,外场采集方式只能获得当时条件下的红外图像,难以覆盖诸多实验对特殊条件的需求。基于以上需求背景,本文重点研究红外成像仿真技术,通过计算机仿真手段模拟了4个红外波段(短波、中波、中长波、长波)红外探测器入瞳辐射图像,为这类问题的解决提供了一种简单可行、方便快捷、经济有效的途径。实现了实时的辐射传输与成像仿真,具有很强的工程实用性和应用价值。所做工作如下:本文针对的目标与背景,是用于红外监视与红外预警等的研究。目标以飞机、导弹等飞行器为主,而背景主要是地表自然背景,如土地、海洋、草地、森林等,二者的辐射传输和成像仿真原理不同。本文对目标与背景分别采用不同的建模方法和辐射传输计算方法,其中重点是背景。本文理清了地球背景至探测器入瞳的红外成像过程,重点对反射辐射进行了研究与分析。目前,主流方法采用简单模型来对反射环节建模,成像效果不佳,本文利用的是参数化BRDF模型。从而结合背景自身辐射和反射辐射,进行辐射的入瞳传输,建立了背景入瞳成像仿真链路。本文针对目前相关研究在实时性上存在的不足,提出了实时性的要求,并为其做出了相关努力。重点针对采用CPU串行方法,实时性差的现状,在红外仿真原理和过程深入研究的前提下,采用基于CUDA的并行计算方法和基于OpenGL强大的图形计算方法,在GPU上完成了辐射传输计算,同时结合OpenGL实现了整个入瞳辐射成像过程。本文借助CUDA和OpenGL,以VS 2010为开发环境,以红外成像仿真软件的形式,给出了红外辐射计算方法与成像仿真方法的具体实现。最后,本文进行了初步的红外成像仿真实验,以验证仿真图像的质量及仿真方法的实时性等。本文通过仿真手段得到的仿真图像,真实度高,实时性好,为后续红外成像仿真领域深入研究打下了基础,提供了条件。