一種高溫目標的通道輻射量重建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫目標的通道輻射量重建方法，它應用于新型遙感器紅外圖像高溫目標輻射特征仿真。其方法首先選擇相關(guān)通道建立從已有通道輻射量向目標通道輻射量轉(zhuǎn)換的簡化模型，即簡化為計算已有通道與目標通道的透過率轉(zhuǎn)換模型，以及二者背景輻射量轉(zhuǎn)換關(guān)系模型；然后仿真分析影響透過率和背景輻射量的影響因子，依次分別建立各影響因子條件下的兩通道透過率和背景輻射量關(guān)系模型，實現(xiàn)目標通道紅外圖像輻射量重建的目標。本發(fā)明的優(yōu)點在于通過建立簡化的高溫目標輻射量轉(zhuǎn)換模型，將兩通道輻射量轉(zhuǎn)換建模簡化為兩通道的透過率關(guān)系建模和背景輻射量關(guān)系建模。
【專利說明】一種高溫目標的通道輻射量重建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紅外遙感圖像輻射量仿真領(lǐng)域，具體是指一種基于已有遙感衛(wèi)星通道 輻亮度數(shù)據(jù)仿真生成未知通道輻亮度數(shù)據(jù)的方法，它適用于新型遙感器成像質(zhì)量仿真的預 先研究。

【背景技術(shù)】
[0002] 遙感衛(wèi)星通道設置通常選擇大氣窗口通道，而高溫目標在大氣吸收通道具有較強 的輻射特征，常常作為軍事衛(wèi)星的主要采用通道，研究高溫目標在大氣吸收通道的紅外輻 射特征對于提高軍事衛(wèi)星高溫目標的遙感識別精度具有重要的應用價值，而目前難以獲得 大氣吸收通道的遙感圖像數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的遙感圖像仿真方法不同，本發(fā)明將給出基于已有 通道圖像高溫目標輻射特征仿真生成大氣吸收通道高溫目標輻射特征圖像的方法。
[0003] 直接建立已有通道圖像與目標通道圖像的輻射量轉(zhuǎn)換關(guān)系，涉及到復雜的大氣輻 射傳輸過程模擬計算，從已有圖像數(shù)據(jù)難以獲得眾多的模擬計算所需參數(shù)，因此，需要研究 建立一種簡化的高溫目標通道轉(zhuǎn)換方法，使得根據(jù)已有通道遙感輻亮度圖像數(shù)據(jù)作為輸 入，結(jié)合建立的通道轉(zhuǎn)換方法，可以獲得目標通道高溫目標的輻射特征圖像。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于上述已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種用于從已有通道遙感圖 像高溫目標特征轉(zhuǎn)換生成目標通道高溫目標輻射特征圖像的方法。
[0005] 該方法通過建立已有通道和目標通道的透過率和背景輻射能量的關(guān)系模型，進而 得到目標通道高溫目標的輻射能量特征（附圖1)。
[0006] 模型推導過程如下：
[0007] 1)不同條件下背景輻亮度數(shù)據(jù)仿真
[0008] 采用M0DTRAN5. 0大氣仿真軟件獲得建立通道間相關(guān)關(guān)系需要的已知通道和目標 通道背景輻射量樣本數(shù)據(jù)。輸入?yún)?shù)有不同的大氣廓線模式、背景溫度、水汽柱總量、觀測 天頂角。針對不同的大氣模式分別建立模型，依次對各影響因子建立統(tǒng)計關(guān)系。從仿真數(shù) 據(jù)分別得到各種條件下已知通道和目標通道的輻亮度數(shù)據(jù)，在此基礎上建立兩個通道背景 輻亮度的統(tǒng)計關(guān)系模型。
[0009] 2)不同條件下透過率數(shù)據(jù)仿真
[0010] 采用M0DTRAN5. 0大氣仿真軟件獲得建立通道間相關(guān)關(guān)系需要的透過率樣本數(shù) 據(jù)。輸入不同大氣廓線模式、水汽柱總量、觀測天頂角，分別仿真獲得各輸入?yún)?shù)條件下，目 標通道和已知通道的大氣透過率數(shù)據(jù)，根據(jù)設置的輸入?yún)?shù)變化條件，仿真獲得多組不同 條件下的已知通道和目標通道的透過率樣本，在這些樣本數(shù)據(jù)基礎上，建立已知通道和目 標通道透過率關(guān)系的統(tǒng)計模型。
[0011] 3)兩通道透過率關(guān)系建模
[0012] 為了能夠由已知通道圖像輻亮度轉(zhuǎn)換得到目標通道的圖像輻亮度，需要建立已知 通道背景輻射量LBA(I和目標通道背景輻射量LBA1的關(guān)系模型，以及兩通道透過率的比值

【權(quán)利要求】
1. 一種高溫目標的通道輻射量重建方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 不同條件下背景輻亮度數(shù)據(jù)仿真 采用M0DTRAN5. 0大氣仿真軟件獲得建立通道間相關(guān)關(guān)系需要的已知通道和目標通道 背景輻射量樣本數(shù)據(jù)，輸入?yún)?shù)有不同的大氣廓線模式、背景溫度、水汽柱總量、觀測天頂 角，針對不同的大氣模式分別建立模型，依次對各影響因子建立統(tǒng)計關(guān)系，從仿真數(shù)據(jù)分別 得到各種條件下已知通道和目標通道的輻亮度數(shù)據(jù)，這些樣本數(shù)據(jù)作為建立兩個通道背景 輻亮度的統(tǒng)計關(guān)系模型的基礎數(shù)據(jù)準備； 2) 不同條件下透過率數(shù)據(jù)仿真 采用M0DTRAN5. 0大氣仿真軟件獲得建立通道間相關(guān)關(guān)系需要的透過率樣本數(shù)據(jù)；輸 入不同大氣廓線模式、水汽柱總量、觀測天頂角，分別仿真獲得各輸入?yún)?shù)條件下，目標通 道和已知通道的大氣透過率數(shù)據(jù)，根據(jù)設置的輸入?yún)?shù)變化條件，仿真獲得多組不同條件 下的已知通道和目標通道的透過率樣本，這些樣本數(shù)據(jù)作為建立已知通道和目標通道透過 率關(guān)系的統(tǒng)計模型的基礎數(shù)據(jù)準備； 3) 兩通道透過率關(guān)系建模 為了能夠由已知通道圖像輻亮度轉(zhuǎn)換得到目標通道的圖像輻亮度，需要建立已知通道 T" J 1 背景輻射量?ΒΛΟ和目標通道背景輻射量的關(guān)系模型，以及兩通道透過率的比值；^隨 ^ μΛΟ 各輸入條件的變化關(guān)系模型； 建立兩通道透過率關(guān)系模型，需要考慮的因素有大氣模式、觀測天頂角和水汽量。建模 的過程中分別針對不同的大氣廓線模式，依次對各影響因子建立統(tǒng)計關(guān)系，求得兩通道透 過率的比值關(guān)系模型 4) 兩通道背景輻射量關(guān)系建模 對已知通道和目標通道的背景輻射亮度關(guān)系建模，需要考慮的因素有大氣廓線、背景 溫度、觀測天頂角和水汽量；建模過程中需要針對不同大氣廓線模式，依次建立各影響因子 與背景輻亮度的關(guān)系模型，求得目標通道的背景輻射量L BA1 ; 5) 目標通道高溫目標福射量重建 建立相鄰通道從已有通道向目標通道的輻射量轉(zhuǎn)換的比值關(guān)系模型，將建立目標通 道的輻射量簡化為計算已知通道和目標通道大氣透過率的關(guān)系，以及背景輻射能量關(guān)系建 模。高溫目標的輻射量表達式如下： lai = Β?λ?{^'Τμλ1 (Lm ~Lbao)+Lba1 ⑴ ΒΑ〇(Τ)·ΤμΑ〇 式（1)中，高溫目標在已知通道和目標通道的發(fā)射能量分別為Βλ(ι(Τ)和Βλ1(Τ)，在已 知溫度的情況下，可以由普朗克公式求出；LA(I和LBA(I*別為已知通道的高溫目標輻亮度以 及背景輻亮度值，可以從該通道圖像輻射定標后的圖像數(shù)據(jù)直接獲??；兩通道透過率的比 值關(guān)系模型由步驟3)獲得；目標通道的背景輻射量LBA1由步驟4)獲得。 L μλΟ
【文檔編號】G06F17/50GK104156530SQ201410401866
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】鞏彩蘭, 胡勇, 孟鵬, 江珊, 劉豐軼, 徐菲菲 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所