在实际研制空间目标视觉导航系统前,需要对导航相机进行地面仿真测试。空间目标导航相机成像数据源能够为测试提供图像输入。由于实际观测图像很难取得,论文以计算机图像技术为核心,开展空间目标导航相机数字成像模拟源的研制工作,通过仿真的方法获得目标观测图像。论文从空间目标成像模拟的应用场景出发,对能够仿真生成导航相机对空间目标的观测图像的数字成像模拟源的设计开展了深入的研究。论文基于光线追踪法建立了导航场景,设计了成像计算流程,进行了目标几何与光学特征的一体化建模,最后基于QT框架和Opti X引擎设计开发了数字成像软件。论文工作主要从以下四个方面展开:首先从空间目标导航场景建模开始入手,为成像仿真工作奠定基础。基于光线追踪法建立了空间目标几何成像模型以对空间目标进行定位,随后建立了空间目标辐射成像模型以对场景中的光照进行辐射学定量分析。论文最后根据几何与辐射的成像模型设计了空间目标成像仿真的计算方法。其次在空间目标光学特性建模方面进行了研究。提出了空间目标几何特征和材质光学特征的一体化建模方法。对于几何外观特征,提出了组件分割建模、三角面元划分、三角网格输出的建模方法。对于材质光学特征,针对漫反射表面和高光表面考察了一些材质光学模型,并就其优缺点和参数选择进行了讨论。接着,基于Opti X引擎,完成了成像仿真模块的开发。对所研制数字成像模拟源的核心演算模块设计了总体方案,并就其核心CUDA程序和CPU端程序进行了设计。对成像仿真模块进行了测试,验证了成像结果的正确性。最后,将所开发的成像仿真模块进行了集成,研制了空间目标导航相机数字模拟源。对数字成像模拟源进行了软件总体设计,接着设计了成像模拟源的数据通讯模块、系统控制模块、数据管理模块等功能模块,最后对所设计成像模拟源的仿真质量和速度进行了测试,以验证其能够完成在地面半实物仿真测试过程中实时提供图像数据的任务。