随着光学成像技术的迅猛发展及其应用领域的不断延伸，新的成像体制、工作模式不断涌现。对于新型成像系统的研制，简单的实验室测试无法真实地反映实际情况，外场测试则消耗大量的时间、人力和物力，而且由于条件限制无法测试系统在不同天气条件、不同观测距离的使用性能。不便于定量评估不同气象环境条件对成像质量的影响。因此，为了降低研制成本、缩短研制周期，采用仿真的手段获得不同环境条件下的目标场景图像并分析气象环境条件对图像质量的影响已成为迫切需求。本文紧紧围绕目标场景仿真及图像质量评估需求开展了以下几方面的研究工作：开展了不同气象环境的图像退化仿真。分析气象环境对图像质量退化的影响机理，建立各气象环境条件对成像退化的定量表征模型，仿真获得想定气象条件下的目标场景图像。实现了仿真图像质量参数提取与优选。面向应用构建了图像质量评价体系，基于仿真图像完成图像质量参数的提取，并利用主成分分析方法与相关性分析的方法实现图像质量参数的优选。完成了气象环境条件对图像质量影响评估。分析气象条件改变时图像质量参数的变化规律，综合考虑成像条件对图像质量的耦合影响关系，基于BP神经网络分析各气象条件对仿真图像质量的影响权重。开展不同环境条件下的目标场景成像仿真以及气象环境条件对仿真图像质量的影响，其研究的重要意义在于将目标场景仿真与面向应用的仿真图像质量评价进行有机结合，充分探究目标场景成像仿真机理，全面阐述仿真图像质量度量方法，科学揭示气象环境条件对仿真图像质量的影响关系，更好地为成像系统研制过程中的方案设计与论证、测试与评估提供可靠的理论依据。