近年来,随着全球范围内导弹威胁持续升温,天基红外探测系统作为导弹防御系统的重要组成部分,在近代战争中起着其它武器装备不可替代的作用,对国家安全具有重大的战略意义。在天基红外探测系统论证和地面信息处理算法测试和评估过程中需要用到大量的红外遥感数据,基于实测数据的红外图像波段拓展是仿真生成红外遥感图像一种切实可行的方法。论文以中分辨率成像光谱仪数据(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)作为实测数据,围绕基于实测数据的红外图像波段拓展开展了深入研究,主要工作和取得研究成果如下:(1)对论文用到的两个数据源进行预处理。对MODIS数据提出了基于海岸线标记的海陆分割方法和双通道阈值厚云检测方法,实现了红外遥感图像的背景分类;对美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析资料,提出了温度梯度修正大气压强高度订正方法,并对温湿度廓线进行了延拓。(2)介绍了基于实测数据的红外图像波段拓展框架及大气辐射传输模型关键参数的计算方法。提出了一种统计回归的大气透过率廓线实时计算方法,以及逐层累加的大气程辐射计算方法,并分别用中频谱分辨率传输(MODerate resolution TRANsmission,MODTRAN)计算结果验证了模型精度。(3)介绍了基于实测数据的红外图像波段拓展实现方法。首先介绍了红外图像波段拓展流程;然后分别提出了海陆背景、云背景红外图像波段拓展模型;最后提出了基于实测数据的红外图像波段拓展质量评价指标,并对不同背景波段拓展仿真结果进行质量评价和分析。