热辐射、可见光、紫外线等都是电磁波的某些具体波段，在传统的热辐射研究中，主要侧重对能量传输的研究。随着研究的深入和学科的交叉发展，许多领域对热辐射的信号特性甚至光学特性的出现了研究的需求，因而有必要将辐射传热与光学传输进行结合研究。　　本文建立了可以处理三维复杂形状介质（由平面、标准二次曲面及其平移旋转而成的表面围成的多个不同辐射物性的介质区域）的基于几何光学的瞬态 MCM模型，并编制了计算程序，对程序进行了大量的对比计算，验证了程序的准确性、可靠性、灵活性，保证了后续结果的可信。同时，也分析了一些因素的影响。　　为了提高反射率测量精度，通过模拟反射率测量实验台中积分球内部的辐射传输，发现实际的积分球因其结构、涂层及标准白板反射率的光谱波动而呈现明显的非线性。利用仿真结果对样片的测量结果进行了修正。用便携式光谱仪对多种户外常见材质进行了光谱反射率的测量。通过测量和分析样片BRDF，为程序引入了一种简化BRDF模型。　　为研究介质散射对成像的干扰，模拟了球面凸透镜的光学成像，和散射性介质平板对成像的影响。并采用光线分裂技术，减少模拟的计算量。建立了旋转抛物面反射式望远镜的模型，并模拟了其远距离成像能力。并利用该望远镜模型，验证了光线分裂技术对计算效率的提升。模拟了脉冲照射、快门距离选通成像对物体成像的切片效果，数值模拟了文献中实验的抗干扰效果，并分析了大气中影响距离选通成像的一些因素。　　目前尚无非接触式测量高温火焰温度场整场的有效方法，而最近发展起来的光场成像对辐射信息记录全面，故有必要研究分析采用光场相机对介质辐射非接触式测量的可行性。建立了微透镜阵列光场相机的仿真模型，得到了其对固体表面的光场成像。建立了反射式望远镜与微透镜阵列结合而成的光场相机模型，模拟了大口径光场相机的成像特点。建立参与性介质的立方体模型、圆柱形和非同心椭球多层火焰模型，模拟获得了热辐射的光场成像及其后处理，作为将来采用光场相机测量和反演火焰辐射场和温度场的基础。模拟了多维梯度折射率介质中的光线轨迹、能量传输，分析不同网格对光线轨迹精度的影响。因光线轨迹不是直线，不能应用光线分裂算法，梯度折射率介质的成像仍待研究。　　综上所述，本文的主要工作为基于几何光学建立了复杂几何形状、非均匀介质内瞬态辐射传输的MCM模型，并编制了程序；基于 MCM模型和程序的模拟结果，提出了典型积分球内辐射传输对表面反射率测量误差的修正方法；建立了微透镜阵列光场相机计算模型，模拟得到了复杂结构、复杂物性的吸收、发射、散射性介质热辐射的光场成像。