發(fā)布時間：2020-03-30 20:15

【摘要】：對地遙感衛(wèi)星的極速發(fā)展,為遙感數(shù)據(jù)用戶提供了大量的信息源。遙感成像仿真是衛(wèi)星發(fā)射前效果評估的主要方式,混合像元模擬是遙感成像仿真的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。隨著空間分辨率的提高,地面辨識度更高,使得由異質(zhì)異構(gòu)造成的混合像元普遍存在;并且在高分辨率影像中,大氣散射、鄰近效應(yīng)等因素也會導(dǎo)致混合像元的出現(xiàn)。在衛(wèi)星成像系統(tǒng)仿真研究中,混合像元的模擬建模是研究的重點之一。本文基于以上背景對混合像元問題開展相應(yīng)的研究。首先,針對零視距下異質(zhì)異構(gòu)混合像元問題展開相關(guān)研究。分別考慮三維目標(biāo)幾何特征、光照時陰影、背景輻射等因素對混合像元的影響,改進(jìn)傳統(tǒng)的線性模型。實驗表明,各端元物質(zhì)對混合像元的貢獻(xiàn)不只是與面積比例相關(guān),而且與端元在視場內(nèi)位置距離視場中心遠(yuǎn)近有關(guān)。設(shè)計實驗獲取物質(zhì)處于視場中不同區(qū)域所得混合反射率,利用最小二乘法擬合不同區(qū)域的權(quán)重系數(shù),對混合像元進(jìn)行建模。通過實驗證明改進(jìn)后按區(qū)域權(quán)重系數(shù)不同建立的改進(jìn)模型,對混合像元的模擬精度更高。其次,針對大氣傳輸過程中的混合問題進(jìn)行理論分析,主要分為大氣傳輸和大氣交叉輻射的影響。大氣傳輸中的衰減和程輻射影響可通過輻射傳輸軟件計算相應(yīng)的透過率和程輻射所得;可采用蒙特卡羅法計算像元內(nèi)端元中交叉輻射所占權(quán)重。最后,獲取零視距反射率圖像,針對地面分辨率分米級的零視距反射率圖像,選擇六塊不同區(qū)域,分別利用混合像元線性模型和改進(jìn)模型計算10m分辨率下混合區(qū)域的綜合輻亮度值。然后加入大氣傳輸效應(yīng),得到衛(wèi)星入瞳處輻亮度值,并與衛(wèi)星實拍圖結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明傳統(tǒng)的線性模型模擬誤差均在15%內(nèi),而改進(jìn)模型模擬誤差在10%以內(nèi),改進(jìn)模型模擬精度更高。本文提出的改進(jìn)型線性混合像元模型,可計算像元視場內(nèi)三維地物和異質(zhì)背景的綜合輻亮度,對大氣造成的入瞳處二次混合效應(yīng)進(jìn)行了探討,為高分辨率衛(wèi)星成像全鏈路仿真技術(shù)提供一定基礎(chǔ)。并且通過本文提出的獲取方法得到的零視距反射率圖像在誤差和不確定度允許的范圍內(nèi),能作為零視距標(biāo)準(zhǔn)圖使用,在高分辨率衛(wèi)星成像仿真中具有參考價值。
【圖文】：

和光學(xué)機械掃描成像。如法國ＳＰＯＴ系列衛(wèi)星采取的線陣ＣＣＤ推掃式掃描成像，，逡逑而美國Ｌａｎｄｓａｔ衛(wèi)星則是采取光學(xué)機械掃描成像。這種傳感器成像方式可采用矩逡逑形模型表示，如圖１．２（ａ）所示把地面的瞬時視場看成矩形，利用平行及垂直方向逡逑的半視場角，明確傳感器在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的位置，對其進(jìn)行成像模擬。雷達(dá)傳感器逡逑是采用主動式的微波遙感，利用探測器向目標(biāo)發(fā)射電磁波信號，根據(jù)目標(biāo)反饋的逡逑電磁波信息完成對目標(biāo)信息的采集過程。一般通過側(cè)視成像的方式對感興趣區(qū)域逡逑進(jìn)行掃描。如加拿大的Ｒａｄａｒｓａｌ－２衛(wèi)星，搭載的就是雷達(dá)傳感器。此外，還有國逡逑內(nèi)的ＨＭＣ衛(wèi)星［７］等均是采用此類傳感器。逡逑磁本體逡逑太0邐Ｓ９逡逑ＩＭＳ逡逑圖１．２：邋（ａ）矩形模型示意圖邐［ｂ）成像仿真鏈路的光輻射傳輸過程逡逑遙感系統(tǒng)涉及光學(xué)、機械制造、計算機等多個科學(xué)范疇，是一項復(fù)雜的工程。逡逑遙感成像過程［８＿９］作為遙感系統(tǒng)的一部分，其光輻射傳輸過程大致如圖１．２（ｂ）所逡逑示，從太陽光源透過大氣層，下行傳輸?shù)竭_(dá)地球表面，反射的信號經(jīng)過上行傳輸逡逑到達(dá)傳感器，最后被傳感器接收，包含一系列的傳輸過程。因此對地衛(wèi)星獲取圖逡逑像質(zhì)量受各個環(huán)節(jié)的影響

逡逑圖１．４邋ＳＥＮＳＯＲ的仿真模擬流程圖逡逑近年來，德國的ＭＰ公司研制并發(fā)布了邋Ｖｅｇａ系列軟件，該仿真工具有Ｖｅｇａ、逡逑ＳｅｎｓｏｒＷｏｒｋｓ和ＳｅｎｓｏｒＶｉｓｉｏｎ三個主要模塊。該仿真模塊是目前功能較齊全、應(yīng)逡逑用較廣泛的商業(yè)化遙感系統(tǒng)成像仿真工具包。Ｖｅｇａ模塊主要進(jìn)行實時渲染和管逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2608007