本文研究了海面上目标对背景辐射的散射计算方法,并利用GPU并行算法对计算方法加速,其目的在于提高散射计算的效率。本文首先研究了辐射学理论相关基础知识,使用MODTRAN软件,计算了可见光波段,以时间和季节为变量的太阳辐照度和天空背景辐射亮度,并根据计算结果作出了对应的曲线图像,进行分析比较。然后介绍了BRDF的基本概念,并给出了BRDF五参数模型的相关概念和公式。本文基于随机粗糙面相关知识和JONSWAP海浪谱模型,利用蒙特卡洛方法建立了时变海面模型,并以风速、风向为变量,对比模型的异同点。建立了海面BRDF模型,以入射角度和风速为变量,分析了海面BRDF分布情况。在可见光波段,计算了海面对背景辐射的散射亮度,并作图分析了观测时间和风速对海面散射亮度的影响。本文对目标散射的研究分为一次散射和二次散射,分别采用了不同的计算方法。对于目标的一次散射计算,采用了基于GPU的可视化计算的方法,使用两次成像渲染,提高目标面元的遮挡和消隐效率,得到入射和接收方向的可见目标面元信息,对在两个方向同时可见的面元,利用CUDA并行计算面元的散射数据,提高了计算速度。对于目标的二次散射,需要考虑所有可见面元之间散射计算,计算量大,使用了CUDA并行方法,对每个面元分配一个GPU工作线程,计算该面元对其它面元的二次散射,各工作线程由GPU并行执行,最后对所有面元对的二次散射结果求和得到了目标二次散射。在研究实际海上舰船目标的散射特性时,本文把舰船和海面当成一个整体,建立了组合体模型,计算了舰船对太阳的二次散射,及舰船和海面之间的二次散散,得到了可见光波段舰船对背景辐射的散射亮度,讨论分析了不同条件下模型的散射特性以及二次散射对总散射的影响。