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SETE系统中可见光图像仿真算法研究

王更科  
【摘要】:航天遥感图像仿真是一项跨学科的理论和系统性工程,它涉及到遥感科学、计算机科学、物理学等多个知识领域。航天遥感图像仿真模拟集成平台SETE(Simulating Earth To Earth)是中国科学院知识创新工程重要方向项目(kzcx2-yw-303),目的是在地物辐射特性研究、大气传输模型研究、遥感器模型研究,以及科学系统开发关键技术攻关的基础上,初步建立一个专业化的航天遥感图像仿真模拟系统架构,完成基于遥感器设计参数、地球环境背景和大气状况的任意波段组合的航天遥感图像的模拟工作,进而论证遥感器设计参数的合理性和有效性。 该系统覆盖了航天遥感卫星对地探测的整个波段范围,包括可见光、红外、高光谱和SAR四个方面的图像仿真工作。本文以可见光图像仿真为例,基于航天遥感卫星成像过程全链路思想,着重研究了大气辐射传输过程和植被地表反射率生成的算法与模型,通过采用组件化的开发方法,改进了大气辐射传输和地表反射率生成的实现过程,不仅完成了可见光图像仿真,而且通过组件化开发可重用的优点为其他方面的仿真工作打下了基础。 本文的主要工作有以下几个方面: 1、在深入研究大气辐射传输理论的基础上,详细分析了大气辐射传输模型MODTRAN4的参数构成及软件结构,提出了一种新的基于MODTRAN4的大气辐射传输计算过程,并采用组件化技术进行了详细的接口设计与实现。 2、研究典型植被光谱数据与辐射信号生成算法、混合像元光谱数据生成算法和复杂地形条件下的地物辐射特性模型,以植被叶面积指数为输入,建立了可见光图像仿真地表反射率生成算法的流程设计和组件式开发。 3、在SETE系统中成功应用了所设计的组件化大气辐射传输计算过程与地表反射率生成过程,实现了基于植被叶面积指数的可见光全链路图像仿真。


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