[发明专利]一种基于大气MTF的大气校正方法

权利要求书

1.一种基于大气MTF的大气校正方法，其特征在于，该方法具体为： 

1）利用气象卫星及其上搭载的传感器监测大气的气溶胶光学参数、湍流参数，以及获得相应的卫星图像； 

2）获取所采用的传感器的特征参数； 

3）进行气溶胶MTF计算； 

4）进行湍流MTF计算； 

5）大气总MTF计算，以及构建二维MTF； 

6）建立基于大气MTF的大气校正算法。 

2.如权利要求1所述的基于大气MTF的大气校正方法，其特征在于，所述步骤2）具体为： 

A）选择研究区卫星图像：研究区的选择要参考NCEP网格点以及是否有能获得历史大气粒子特性相关信息； 

B）需要的传感器特征参数，包括视场角FOV、系统各谱段在Nyquist频率全视场的MTF值、传感器CCD阵列像元数、波段响应函数、相机孔径大小及积分时间； 

C）基于步骤B）中获取的波段响应函数，获得所用的传感器波段的中心波长，波长范围与波段响应函数的点积除以波段响应函数的积，即为波段的中心波长，如公式1所示： 

D）计算所用传感器波段的传感器MTF：基于步骤A）中获取的Nyquist频率全视场的MTF值，形成高斯分布的MTF曲线； 

E）计算有效瞬时视场角EIFOV：将步骤D）中得到的MTF曲线进行反傅立叶变换得到点扩散函数PSF，PSF值为0.5时对应的X轴的长度即为EIFOV； 

F）基于步骤B）获取的FOV、传感器CCD阵列像元数，计算传感器的Nyquist频率；FOV用弧度表示为x，传感器CCD阵列像元数为y个，那么传感器的Nyquist频率f_n为： 

f_n＝(y/2)/x    (2)。 

3.如权利要求1所述的基于大气MTF的大气校正方法，其特征在于，所述步骤3）具体为： 

G）大气参数的获取：根据所述卫星图像的获取时间与地点，计划卫星同步实验，选择实验的具体时间地点；采用CE318进行同步测量；从CE318的探测数据计算气溶胶光学厚度、粒子半径与单次散射反照率； 

H）气溶胶MTF模型算法选择与描述：采用基于传感器特征的气溶胶MTF模型，其算法如下所示： 

式中，S(q)为传感器MTF曲线； 

式中，为S11)中的气溶胶光学厚度；a_p与(D/λ)²成正比，D为粒子直径、W₀为单粒子反照率； 

I）将式(3)进行反傅立叶变化，得到式(5)，其中α为最大散射角，取值为2倍的EIFOV， 

式中，M(q)即为所求的加入传感器特征的气溶胶MTF。 

4.如权利要求1所述的基于大气MTF的大气校正方法，其特征在于，所述步骤4）具体为： 

J）大气湍流折射结构系数模型的选择与描述：采用Hufnagel建立的廓线模型来计算的垂直分布，该模型最终表达式如下所示： 

式中，a是常数；P是大气压廓线参数；为平均大气温廓线参数；为温度梯度廓线；为风速梯度廓线；ε为湍流耗损率，是一个已知参数，采用Hufnagel（1964年）的观测结果，该参数也随高度而变化； 

K）常数a的取值为0.4113； 

L）P、与数据的获取，根据要计算的时间地点，从NCEP网站下载接近地区及时间的P、分层廓线数据，的上下层之差即为

M）风速梯度平方的廓线计算，从NCEP网站下载经向风速及纬向风速廓线，上下层纬向风速差的平方与经向风速差的平方的和，即为式(6)中的

N）将步骤K）至步骤M）步骤计算结果代入公式(6)，计算出

O）湍流MTF模型选择及描述： 

x＝1-u(v/D)^1/3    (8)， 

ν为频率；λ为波长；R为大气路径；当观测为近场观测时u＝1，当观测为远场观测时u＝0.5；D为相机孔径直径； 

P）u值的确定：根据相机的孔径大小来选择是近场观测还是远场观测，已有研究表明如果孔径大小远小于(R*λ)^1/2，为远场观测，其中R为观测路径。