光学探测在我国各行各业中都有着很重要的应用,例如军事、医疗、生物、工业等,尤其在军事领域的精确制导武器中应用广泛且意义重大,然而在实际工作环境中往往存在着吸收散射性介质影响光学探测过程。在光学探测过程中,光线传播过程中经常会穿过云、雾、雨等颗粒介质,颗粒介质会对光线产生吸收、散射作用,改变光线的传播方向及能量大小,对光学探测性能造成很大影响,有时候甚至限制了光学探测的应用,尤其是当光学探测中,探测器镜头前出现颗粒介质时,由于此时颗粒距离镜头较近,可能会在镜头上得到颗粒的成像,造成目标图像变形扭曲,影响目标探测的准确性。因此,针对探测场景下颗粒介质干扰特性进行分析研究,有助于探测器的探测体制设计、探测波段选择等应用。对远场颗粒介质的干扰特性研究,主要是采用Mie理论对单个粒子和云层粒子系的光散射特性进行研究。结合粒子的光学常数及尺度参数,计算单个粒子的吸收、衰减、散射因子及相函数,并分析粒子光散射特性受粒径、入射波长变化的影响规律。发现0.667μm-2.5μm波段内,水粒子的吸收因子几乎为0,不同波长下,随粒径的增大,衰减因子曲线呈现出阻尼振荡特性,衰减因子随粒径增大不断趋近2。结合云粒子系的粒径分布函数计算不同种类云的辐射特性,对于散射系数而言,晴空积云>积雨云>雨层云>高层云>层积云Ⅱ>层云Ⅰ>层积云Ⅰ>层云Ⅱ,对于吸收系数而言,积雨云>晴空积云>雨层云>层积云Ⅱ>高层云>层云Ⅰ>层积云Ⅰ>层云Ⅱ。根据粒子系衰减系数与液水含量及有效半径的关系,定义平均光散射参数,对衰减系数与有效半径的关系进行非线性拟合,得到定量表达式。对近场颗粒介质的干扰特性进行研究,主要根据蒙特卡洛法建立光线经过颗粒的传输模型以及接收面的能量分布模型,分别对球形颗粒、椭球形颗粒以及圆柱形颗粒对光线传输的影响进行研究,对不同形状的颗粒涉及的影响因素包括颗粒为透明/半透明介质、颗粒表面为镜反射/漫反射/半镜反射半漫反射、接收面与球心之间距离、发射点与球心之间距离以及颗粒姿态进行计算,研究了接收面能量分布情况并对影响接收面能量分布情况的因素进行分析,在控制变量的前提下对某种因素对光学探测成像的影响总结规律,为光学探测中介质颗粒干扰现象提供理论支撑。