一种星载传感器成像仿真方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及遥感卫星图像技术领域，具体涉及一种星载传感器成像仿真方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 经过国家近些年的持续关注和重点投入，卫星遥感发展迅速，截至2013年底，我 国已经发射且在轨的遥感卫星超过40余颗（规划到2020年将达到100余颗），我国已经初 步形成规模化的遥感对地观测体系，实现了卫星遥感从概念普及阶段到技术成长阶段，再 到产业化成长阶段的过程。但与美国等世界发达国家相比，我国遥感应用与产业化从发展 规模、技术水平等方面还存在很大差距。造成此状况的一个重要原因是遥感全产业链一体 化科学论证与顶层设计不足、遥感卫星研制和遥感应用脱节、遥感系统综合应用能力不足， 不能满足我国遥感产业化快速发展对遥感应用技术研究和发展提出的新要求。
[0003] 为了提高我国高分辨率遥感卫星的成像质量，通过反射前的卫星成像仿真是一条 重要的途径，同时对在轨卫星的成像仿真与质量分析，为后续发射卫星的设计提供技术支 持，也是一种切实可行的方法。国内遥感成像全链路仿真平台的研发起步较晚，但已有航天 五院总体部、航天五院503所（包括航天天绘）、航天五院508所、华中科大、北理工、哈工 大、测绘局、中科院遥感所等多家单位在平台核也结构和模块组成方面独立开展了相关的 工作。总体上看，通过各单位的互补，国内已经具备对平台各子系统/模块的研发能力，但 尚无一家单位能够研制完整的遥感平台。
[0004] 大气福射传输仿真是遥感成像全链路仿真平台的重要组成部分，也是影响因素最 多的环节，仿真精度难W保障。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供一种星载传感器成像仿真方法及装置，W实现高精 度大气福射传输仿真。
[0006] 本发明实施例采用W下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种星载传感器成像仿真方法，包括：
[000引根据大气程福射，邻近像元的交叉福射影响权重，W及地面目标反射率图像获取 当前大气表观福亮度参数；
[0009] 根据大气点扩散函数W及所述当前大气表观福亮度参数获取星载传感器的入瞳 福亮度场图像。
[0010] 第二方面，本发明实施例还提供了一种星载传感器成像仿真装置，包括：
[0011] 当前大气表观福亮度参数获取单元，用于根据大气程福射，邻近像元的交叉福射 影响权重，W及地面目标反射率图像获取当前大气表观福亮度参数；
[0012] 入瞳福亮度场图像获取单元，用于根据大气点扩散函数W及所述当前大气表观福 亮度参数获取星载传感器的入瞳福亮度场图像。
[0013] 本发明实施例通过，根据大气程福射，邻近像元的交叉福射影响权重，W及地面目 标反射率图像获取当前大气表观福亮度参数，根据大气点扩散函数W及所述当前大气表观 福亮度参数获取星载传感器的入瞳福亮度场图像，考虑了地面目标反射、大气程福射、邻近 目标的交叉福射H方面影响，保障了大气福射传输仿真精度。
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所 需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据本发明实施 例的内容和该些附图获得其他的附图。
[0015] 图1是本发明具体实施例一所述的星载传感器成像仿真方法流程图；
[0016] 图2是本发明具体实施例二所述的星载传感器成像仿真方法流程图；
[0017] 图3是本发明具体实施例H所述的星载传感器成像仿真方法流程图；
[0018] 图4是本发明具体实施例四所述的星载传感器成像仿真方法流程图；
[0019] 图5是本发明具体实施例五所述的星载传感器成像仿真装置的结构框图；
[0020] 图6是卫星天顶角几何关系不意图；
[0021] 图7是卫星方位角几何关系示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面 将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅 是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在 没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0024] 实施例一
[00巧]图1是本实施例所述的星载传感器成像仿真方法流程图。如图1所示，本实施例 所述的星载传感器成像仿真方法包括：
[0026] 步骤S101、根据大气程福射，邻近像元的交叉福射影响权重，W及地面目标反射率 图像获取当前大气表观福亮度参数。
[0027] 地面场景的福射量经过大气福射传输到达传感器入瞳处，主要存在W下几部分的 贡献：一是来自地表目标对太阳直射和漫射光反射作用；二是大气对太阳光的散射和自身 热福射的贡献，即程福射；H是背景光和漫射光的影响，地面临近区域的交叉福射。因此，在 计算时将上述H种因素都考虑进去可W得到更加全面、客观的结果。
[0028] 对于朗伯体反射的地表，卫星载荷相机观测到入瞳福亮度可W用下面简化的公示 表不：
[0029]
【主权项】
1. 一种星载传感器成像仿真方法，其特征在于，包括： 根据大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响权重，以及地面目标反射率图像获取当前 大气表观辐亮度参数； 根据大气点扩散函数以及所述当前大气表观辐亮度参数获取星载传感器的入瞳辐亮 度场图像。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响 权重，以及地面目标反射率图像获取当前大气表观辐亮度参数具体包括： 根据历史的大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响权重，以及地面目标反射率图像建 立大气表观辐亮度查找表，其中所述大气表观辐亮度查找表包括历史观测条件、以及该观 测条件下的大气表观辐亮度参数； 获取当前观测条件； 根据当前观测条件查找所述大气表观辐亮度查找表，获取当前大气表观辐亮度参数。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述观测条件包括以下至少一项：气溶 胶类型、大气模式、月份、太阳天顶角、观测天顶角和波长。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响 权重，以及地面目标反射率图像获取当前大气表观辐亮度参数具体包括： 获取当前大气程辐射，获取当前邻近像元的交叉辐射影响权重，以及获取当前地面目 标反射率图像； 根据所述当前大气程辐射，所述当前邻近像元的交叉辐射影响权重，以及所述当前地 面目标反射率图像实时计算当前大气表观辐亮度参数。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述实时计算当前大气表观辐亮度参数为 利用MODTRAN软件执行所述实时计算。
6. 如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，获取当前大气程辐射的操作具体包括： 根据当前大气光学特性参数获取大气点扩散函数，根据大气点扩散函数获取当前大气 程辐射。
7. 如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，获取当前邻近像元的交叉辐射影响权重 的操作具体包括： 根据大气气溶胶光学厚度，瑞利散射光学厚度，以及吸收气体光学厚度，获取邻近像元 的交叉辐射影响权重。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在根据所述大气点扩散函 数以及当前大气表观辐亮度参数获取星载传感器的入瞳辐亮度场图像之后，根据星载传感 器的光谱响应曲线，对响应波段内各个波长上的光谱辐亮度场图像进行加权，获取等效的 全波段入瞳辐亮度场图像。
9. 一种星载传感器成像仿真装置，其特征在于，包括： 大气表观辐亮度参数获取单元，用于根据大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响权重， 以及地面目标反射率图像获取当前大气表观辐亮度参数； 入瞳辐亮度场图像获取单元，用于根据大气点扩散函数以及所述当前大气表观辐亮度 参数获取星载传感器的入瞳辐亮度场图像。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述当前大气表观辐亮度参数获取单元具 体用于： 根据历史的大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响权重，以及地面目标反射率图像建 立大气表观辐亮度查找表，其中所述大气表观辐亮度查找表包括历史观测条件、以及该观 测条件下的大气表观辐亮度参数； 获取当前观测条件； 根据当前观测条件查找所述大气表观辐亮度查找表，获取当前大气表观辐亮度参数。
11. 如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述观测条件包括以下至少一项：气 溶胶类型、大气模式、月份、太阳天顶角、观测天顶角和波长。
12. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述当前大气表观辐亮度参数获取单元具 体用于： 获取当前大气程辐射，获取当前邻近像元的交叉辐射影响权重，以及获取当前地面目 标反射率图像； 根据所述当前大气程辐射，所述当前邻近像元的交叉辐射影响权重，以及所述当前地 面目标反射率图像实时计算当前大气表观辐亮度参数。
13. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述实时计算当前大气表观辐亮度参数 为利用MODTRAN软件执行所述实时计算。
14. 如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，获取当前大气程辐射具体包括： 根据当前大气光学特性参数获取大气点扩散函数，根据大气点扩散函数获取当前大气 程辐射。
15. 如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，获取当前邻近像元的交叉辐射影响 权重具体包括： 根据大气气溶胶光学厚度，瑞利散射光学厚度，以及吸收气体光学厚度，获取邻近像元 的交叉辐射影响权重。
16. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括全波段入瞳辐亮度场图像 获取单元，用于在根据大气点扩散函数以及所述当前大气表观辐亮度参数获取星载传感器 的入瞳辐亮度场图像之后，根据星载传感器的光谱响应曲线，对响应波段内各个波长上的 光谱辐亮度场图像进行加权，获取等效的全波段入瞳辐亮度场图像。
【专利摘要】本发明实施例公开了一种星载传感器成像仿真方法及装置，方法包括：根据大气程辐射，邻近像元的交叉辐射影响权重，以及地面目标反射率图像获取当前大气表观辐亮度参数；根据大气点扩散函数以及所述当前大气表观辐亮度参数获取星载传感器的入瞳辐亮度场图像，能提升大气辐射传输仿真精度。
【IPC分类】G01S7-497
【公开号】CN104880701
【申请号】CN201410489945
【发明人】张荞, 马灵霞, 张子健, 姜禾, 汪红强, 马狄, 郭翠翠, 陈科杰, 肖倩
【申请人】航天恒星科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年9月23日