本文主要研究目标表面与涂层的激光、多光谱双向反射分布函数BRDF的实验测量、统计建模及粗糙度特征参数的反演等问题,具体工作如下：1.介绍了激光、可见光波段BRDF的实验测量系统以及定标处理的常用方法,比较了基本遗传算法和遗传模拟退火算法在BRDF优化建模性能方面的异同,并利用后者对典型目标样片激光波段的BRDF数据进行优化建模。2.研究了样片粗糙表面光散射CCD成像灰度图与其面元分布之间的关系,结果表明：若统计出面元的法矢分布概率,即可重现出它的图像并利用其后续处理结果能反演出相应的遮蔽函数参数来,进而对BRDF五参数模型进行修正。3.分析了样片光谱BRDF的分布特征,并借用热成像的概念,将多光谱BRDF以“热成像”的形式直观地显示出来。在此基础上,对这些样片多光谱BRDF进行谱积分及优化建模,获得了能够描述样片多光谱光散射特性的BRDF模型。4.提出了一种新的粗糙度特征参数的反演方法,即依据Kirchhoff散射理论和利用样品的BRDF实验数据,反演出这些物理量,并和总体积分散射法测量的结果进行对比。