红外成像仿真技术是一门由计算机、红外系统理论和仿真技术等多门学科组成的综合性技术，在军事和民用等领域具有重要作用，受到了各国科研机构的青睐。随着现代高科技的发展，人们对它的需求也越来越强烈，其应用前景也越来越广泛。对于海面红外成像仿真技术的研究，关键点就是如何获取海面红外图像。虽然实际拍摄得到的海面红外图像比较精确，但所耗的资金比较大，且在复杂地形或气象环境恶劣等情况下，很难拍摄到红外图像。针对这一难点，本文根据相关理论基础，提出一种三角面元波面分割的方法，通过建立海面红外理论模型，利用计算机仿真生成海面红外图像。该方法不仅能为红外图像的获取提供经济有效的手段，而且还能仿真生成各种气象条件和各种目标下的红外图像，在国防安全和军事领域具有重要价值。本论文主要作了以下四方面的工作：1、建立海面波浪模型。模拟海面波浪是仿真海面红外图像的首要条件。海面波浪主要分为风浪和涌浪，根据海洋学物理知识，基于海浪谱和傅里叶变换(FFT)方法，不仅能够模拟风浪和涌浪，还能够模拟出非线性的震荡波(choppy)，能有效地增强海面模拟的真实性。在MATLAB软件环境下可以生成不同海况条件下的海面波浪图形。2、建立海面红外辐射模型。提出一种三角面元波面分割的方法来计算海面发射率；其次研究海面各面元对太阳、天空的光谱反射及海面到达探测器之间的大气光谱路径辐射；最后结合海面红外自身辐射，计算海面总的红外辐射亮度。3、建立海面红外成像映射模型。计算海面某区域到达探测器焦平面的红外辐射能量，并确定探测器每个像元所接收到的是海面哪一个区域的辐射能量，并将计算的总红外辐射亮度映射到探测器的每个像素上。根据所计算的红外辐射总能量来仿真海面红外辐射热图。4、建立红外成像系统仿真效应模型。考虑红外成像效应不仅能够得到更为真实的海面红外图像，而且能够为仿真研究红外成像系统性能提供重要依据。本文利用调制传递函数(MTF)来模拟红外成像效应，是评价红外成像系统成像性能的重要参数，其中成像效应包括大气传输效应、光学系统和探测器仿真响应效应。在本文中，针对海浪的随机性与复杂性等问题，提出一种基于海浪谱模型和快速傅里叶变换的海面建模方法，能够快速有效地模拟出较为真实的海面。从海面小波面法线出发，提出一种基于三角面元波面分割方法仿真海面红外图像。通过增加对成像效应的模拟，最终得到比较真实的红外成像效应仿真图像。