[发明专利]一种全谱段光学成像仪遥感影像仿真方法

摘要

本发明涉及一种全谱段光学成像仪遥感影像仿真方法，是光学遥感成像建模与数据仿真技术领域的一项重要技术。该方法利用高空间分辨率影像、DEM影像、地面温度数据实现地面场景模拟；通过建立大气辐射传输模型，建立辐射传输模型参数查找表，模拟全谱段光学成像仪入瞳辐亮度影像；通过光谱维重采样、空间维重采样、调制传递函数(MTF)退化、噪声退化过程模拟全谱段光学成像仪成像过程，得到模拟辐亮度影像。本发明是一种建立在辐射传输理论基础上的全谱段光学成像仪遥感影像仿真方法，可实现光学全谱段(0.4～14μm)遥感影像仿真，具有通用性强、计算精度高、运算速度快等优点，服务于遥感影像仿真方法研究和全谱段光学成像仪性能预测与参数评价研究。

主权项

一种全谱段光学成像仪遥感影像仿真方法，其特征在于：它包含以下步骤：(1)对高空间分辨率影像进行地物分类，结合地物波谱数据库模拟地面光学全谱段0.4～14μm反射率数据立方体和发射率数据立方体；(2)根据对应的DEM影像，以100m为间隔，将高程划分为若干层，第i层标度为d＝[min(DEM)]+i*100，逐像元取最临近的标度，生成地面高程分层数据，以每层的高程分层数据作为该层的平均高程；(3)利用成像时间、飞行高度、观测角度、大气参数、步骤(1)生成的地物分类结果、步骤(2)生成的地面高程分层数据进行温度模拟计算，生成地面温度场景数据；(4)根据地面温度场景数据获得成像区域平均温度，利用地面高程分层数据、平均温度、成像时间、飞行高度、大气参数条件计算辐射传输模型参数，建立辐射传输模型参数查找表；(5)根据地面光学全谱段0.4～14μm反射率数据立方体计算得到邻近地物平均反射率数据立方体；(6)将地面光学全谱段0.4～14μm反射率数据立方体和发射率数据立方体、邻近地物平均反射率数据立方体、地面温度场景数据作为辐射传输模型输入，根据影像中不同像元的高程调用辐射传输模型参数查找表确定模型参数，模拟全谱段光学成像仪入瞳辐亮度影像；(7)根据全谱段光学成像仪的光谱响应函数，对模拟的入瞳辐亮度进行光谱维重采样；(8)根据全谱段光学成像仪的空间分辨率，对模拟影像进行空间维重采样；(9)根据全谱段光学成像仪的调制传递函数，对模拟影像进行空间模糊；(10)根据全谱段光学成像仪的信噪比及噪声等效温差，模拟全谱段光学成像仪噪声，对模拟影像进行噪声退化，从而得到最终模拟影像，其中，对可见光‑短波红外，以信噪比SNR作为噪声指标，对中波红外‑长波红外，以噪声等效温差NEΔT作为噪声指标，模拟噪声均方根，其中利用NEΔT计算中波红外‑长波红外高斯噪声均方根的过程如下，将给定NEΔT的条件和全谱段光学成像仪光谱响应函数SRF(λ)代入下式，计算噪声等效辐亮度：NER(λ)=NEΔT∫λ1λ2[LB(λ,T+1)-LB(λ,T)]SRF(λ)dλ∫λ1λ2SRF(λ)dλ]]>其中，所述NEΔT为温度T下得到的噪声等效温差，λ2和λ1分别代表波段响应的上、下界，LB(λ,T+1)和LB(λ,T)为分别用普朗克公式计算的温度为T+1和T时的黑体辐亮度，以NER(λ)作为噪声辐亮度光谱的均方根σn。