在天基空间监视系统相关课题的研究过程中，为了解决目标识别、确认与跟踪算法的仿真与验证、可见光相机的可行性分析和相关参数的选取等关键技术问题，需要获取可见光相机对空间目标的成像信息。在真实成像信息难以获取的前提下，采用数字图像生成的方法获取仿真图像，是现阶段采用的主要方法。　　本文以天基可见光监视系统的成像过程为研究背景，对成像链路的各个组成部分进行了模型的构建，最终设计并实现了基于光线追迹的光学载荷成像仿真系统，为后续的研究工作提供了基础。首先，根据数字图像生成系统的设计要求，对数字图像生成系统的结构做了总体性的设计。分析了天基空间监视系统的成像过程，确立了成像仿真系统所需要建立的模型；根据这些模型对系统的要求，结合图像生成系统的设计思想，确定了数字图像生成系统的结构和各个功能模块，阐述了各功能模块所包含的内容及实现的功能，最终确定了数字图像生成系统的总体结构。其次，根据天基可见光相机的成像过程，对成像链路进行了模型的构建。分析并建立了目标的三维结构模型，在目标三维结构网格化的基础上，充分利用光源特性模型、漫反射光线模型，对目标的反射光谱特性进行了计算；利用ZEMAX光学设计软件中的光学系统数据，实现了光学系统几何结构和物理特性建模；在此基础上，根据成像关系，对理想光学系统成像仿真、光线追迹成像仿真、基于传递函数的成像仿真实现的原理进行了详细阐述。最后，在Visual C++6.0编译环境下，采用OpenGL技术、Matfor、插件等功能，构建了基于光线追迹的光学载荷成像仿真系统，并对成像仿真系统的仿真结果进行了分析，程序界面具有良好的人机交互能力。