[发明专利]时空调制干涉成像光谱仪的运动成像仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种时空调制干涉成像光谱仪的运动成像仿真方法及装置，其中，方法包括：将光谱数据立方体的位置作为物面光谱网格位置，并基于共线条件方程获取物面光谱网格位置在瞬时成像时刻所对应的成像面上的变形的像面光谱网格位置；基于傅里叶光谱学理论由光谱数据立方体的光谱数据获取瞬时像面位置对应的干涉强度信息；利用基于Sutherland‑Hodgman算法的面积配比算法对像面光谱网格位置和干涉强度信息进行重采样，以得到探测器标准网格位置处的干涉强度值，进而获取单帧推扫干涉图像；改变瞬时成像时刻的姿态参数和位置参数，以获取推扫干涉图像序列。该方法仿真度高、可广泛应用。

技术领域

本发明涉及仪器数据仿真技术领域，特别涉及一种时空调制干涉成像光谱仪的运动成像仿真方法及装置。

背景技术

仪器仿真技术是通过建立数学模型模拟真实仪器的各种工作模式和工作状态，是人们在真实仪器使用前就能较准确地了解该仪器在一定的工作环境和工作条件下可能产生的结果和存在的问题，从而衡量真实仪器的性能，发现仪器潜在的设计缺陷，进一步指导仪器的设计，完善仪器的功能，该技术在航空航天遥感仪器的设计、研制及应用领域的作用尤为重大。

时空调制干涉型成像光谱仪作为一种新型成像光谱仪，克服了时间调制型干涉成像光谱仪稳定性差及空间调制型干涉成像光谱仪低通量的不足，具有多通道、更高的光通量、更好的光谱和空间分辨率等优点，已成为遥感领域的一大热点，正日益显示出重要的实用价值。

时空调制干涉成像光谱仪利用推扫方式扫描目标景物，在不同时刻目标成像在探测器的不同位置，遍历所有时刻得到目标点的完整点干涉图，再由点干涉图通过傅里叶变换复原产生该目标的光谱。因此，时空调制成像光谱仪遥感数据获取与搭载平台运动具有很强的相关性，平台的非平稳运动将导致成像位置的无规则变化。由于时空调制干涉成像光谱仪获得地物点的光谱曲线必须经过一次全视场的推扫过程，平台非平稳运动导致光轴指向位置与理想位置发生偏差，像面上的每个像素点的光谱信息是其周围理想位置的光谱的混合信息，因此，需要通过适当的方法仿真出合适的运动推扫图像，否则复原出的光谱就无法反映景物目标的真实属性。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现作出的：

相关技术中，(1)针对空间调制型干涉超光谱成像仪开展了仿真技术研究，该模型基于辐射能量传输，不涉及运动成像引入的位置偏差。(2)针对星载的干涉型成像光谱仪提出了一种基于归一化互相关系数的光谱数据立方体实现数据仿真的方法，由于星载平台运动较平稳，该方法按照理想运动成像仿真考虑，未考虑运动成像引入的成像位置变化。(3)数据仿真方法首先在光谱维度上即单谱段图像上进行图像重采样，对成像位置作光谱混合，然后基于傅里叶光谱学理论将数据转化到干涉维度上，得到单帧推扫图像。虽然考虑了位置偏差，但是在光谱反演时，需要在单帧推扫图像上进行图像重采样，两个过程不可逆，因此，这种仿真方法会引入不必要的误差项。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种时空调制干涉成像光谱仪的运动成像仿真方法，该方法不仅可以应用于时空调制干涉成像光谱仪的静态仿真和运动成像仿真，还可以应用于空间调制干涉成像光谱仪的静态仿真和运动成像仿真，应用广泛，仿真度高。

本发明的另一个目的在于提出一种时空调制干涉成像光谱仪的运动成像仿真装置。