基于红外遥感数据的图像生成方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于红外遥感数据的图像生成方法，所述方法包括：针对实测红外波段的图像中的每个像元，根据该像元的亮度值，确定出该像元所对应的地物的温度，以及该地物在该实测红外波段的等效发射率；根据该地物的温度，确定出该地物在目标红外波段的辐射亮度；并根据该地物在该实测红外波段的等效发射率，以及预先建立的各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型，确定出该地物在目标红外波段的等效发射率；并将该地物在目标红外波段的辐射亮度与该地物在目标红外波段的等效发射率相乘后，得到目标红外波段的图像中相应像元的亮度值。应用本发明，可以提高现有红外波段的图像数据的利用效率，较低成本。
【专利说明】基于红外遥感数据的图像生成方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天遥感技术，尤其涉及一种基于红外遥感数据的图像生成方法和系统。
【背景技术】
[0002]目前常用的遥感图像数据主要由美国陆地卫星Landste搭载的TM (ThematicMapper,专题制图仪)、法国 SPOT (satellite positioning and tracking,卫星定位和跟踪)卫星搭载的HRV (High Resolution Visible,高分辨率可见光)传感器、泰诺Terra卫星搭载的 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer,中分辨率成像光谱仪)、NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration,美国国家海洋和大气局)卫星搭载的 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer,先进型甚高分辨福射仪)，以及我国风云系列卫星搭载的红外扫描器拍摄得到的。
[0003]其中，TM能够拍摄4个波段，波谱范围分别为0.79?0.90 μ m、1.55?1.75 μ m、
2.08?2.35 μ m、10.4?12.5 μ m，空间分辨率为30m的红外遥感图像；HRV能够拍摄两个波段，波谱范围分别为0.79 -0.89 μ m、l.58?1.75 μ m,空间分辨率为IOm的红外遥感图像；MODIS能够拍摄13个波段，波谱范围分别为0.841?0.876 μ m、1.230?1.250 μ m、1.628?
1.652 μ m、2.105 ?2.155 μ m、3.660 ?3.989 μ m、4.433 ?4.549 μ m、6.535 ?6.895 μ m、
7.175 ?7.475 μ m、8.400 ?8.700 μ m、9.580 ?9.880 μ m、10.780 ?11.280 μ m、11.770 ?12.270 μ m、13.785?14.085 μ m,空间分辨率为1000m的红外遥感图像；红外扫描器能够拍摄3个波段，波谱范围分别为0.79?1.1 μ m、6.2?7.6 μ m、10.5?12.5 μ m，空间分辨率为1100m的红外遥感图像。
[0004]上述星载相机用于拍摄红外遥感图像的波段的个数、波段内波谱的范围、分辨率不尽相同，在实际应用中，科研人员可以根据对分辨率和波段的波谱范围的不同需求，来选取星载相机以获得满足需求的红外遥感图像数据，并进行后续的分析处理。
[0005]然而，单一星载相机所拍摄的红外波段的遥感图像有时并不能够满足需求:假设，现需要分辨率为IOm的红外遥感图像，那么法国SPOT卫星所搭载的HRV即为满足分辨率要求的星载相机，但是，由于HRV用于拍摄红外遥感图像的红外波段较少，若此时对波段的波谱范围需求为3?4 μ m，显然不能满足要求，也就无法得到满足目标分辨率的目标波段的遥感图像，而研发满足目标分辨率和目标波段星载相机，成本过高。因此有必要提供一种基于红外遥感数据的图像生成方法和系统，能够利用现有红外波段的遥感图像数据，生成目标波段的图像，进行后续分析处理，从而提高了现有红外波段的图像数据的利用效率，较低成本。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种基于红外遥感数据的图像生成方法和系统，能够利用现有波段的红外遥感图像数据，生成目标波段的图像。[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种基于红外遥感数据的图像生成方法方法，包括:
[0008]针对实测红外波段的图像中的每个像元进行处理:对于当前处理的像元，根据该像元的亮度值，确定出该像元所对应的地物的温度，以及所述地物在该实测红外波段的等效发射率；根据所述地物的温度，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度；并
[0009]根据所述地物在该实测红外波段的等效发射率，以及预先建立的各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型，确定出所述地物在目标红外波段的等效发射率；并
[0010]将所述地物在目标红外波段的辐射亮度与所述地物在目标红外波段的等效发射率相乘后，得到所述目标红外波段的图像中相应像元的亮度值。 [0011 ] 进一步，所述针对实测红外波段的图像中的每个像元，根据该像元的亮度值，确定出所述地物在该实测红外波段的等效发射率，具体包括:
[0012]针对所述实测红外波段内每个光谱采样点，确定出所述地物在该实测红外波段内该光谱采样点的发射率；
[0013]根据如下公式I计算得到所述地物在该实测红外波段的等效发射率ε band:
[0014]
【权利要求】
1.一种基于红外遥感数据的图像生成方法，其特征在于，包括: 针对实测红外波段的图像中的每个像元进行处理:对于当前处理的像元，根据该像元的亮度值，确定出该像元所对应的地物的温度，以及所述地物在该实测红外波段的等效发射率；根据所述地物的温度，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度；并 根据所述地物在该实测红外波段的等效发射率，以及预先建立的各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型，确定出所述地物在目标红外波段的等效发射率；并 将所述地物在目标红外波段的辐射亮度与所述地物在目标红外波段的等效发射率相乘后，得到所述目标红外波段的图像中相应像元的亮度值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对实测红外波段的图像中的每个像元，根据该像元的亮度值，确定出所述地物在该实测红外波段的等效发射率，具体包括: 针对所述实测红外波段内每个光谱采样点，确定出所述地物在该实测红外波段内该光谱采样点的发射率； 根据如下公式I计算得到所述地物在该实测红外波段的等效发射率ε band:
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地物的温度，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度，具体包括: 针对所述目标红外波段内每个光谱采样点，根据所述地物的温度运用普朗克公式，计算出所述地物在该光谱采样点的辐射亮度； 根据所述地物在所述目标红外波段内每个光谱采样点的辐射亮度，以及所述目标红外波段内每个光谱采样点的目标星载相机光谱响应函数值，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述地物在所述目标红外波段内每个光谱采样点的辐射亮度，以及所述目标红外波段内每个光谱采样点的目标星载相机光谱响应函数值，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度，具体包括: 根据如下公式2计算得到所述地物在目标红外波段的辐射亮度Lband:
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实测红外波段的图像是从星载相机拍摄的、经滤除大气辐射亮度处理后的一帧红外遥感图像中提取出来的；所述红外遥感图像是该星载相机通过若干个红外波段拍摄的；所述若干个红外波段中包括所述实测红外波段；以及所述将所述地物在目标红外波段的辐射亮度与所述地物在目标红外波段的等效发射率相乘后，还包括: 得到所述地物在目标红外波段的校正辐射亮度；根据大气辐射亮度，以及所述校正辐射亮度，计算出所述地物在目标红外波段的真实辐射亮度； 根据所述地物在目标红外波段的真实辐射亮度，以及当前处理像元的坐标，确定所述目标红外波段的图像中相应像元的亮度值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据大气辐射亮度，以及所述校正辐射亮度，计算出所述地物在目标红外波段的真实辐射亮度，具体包括: 根据如下公式I计算得到所述地物在目标红外波段的真实辐射亮度L’:
7.如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述预先建立的各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型，具体为:
ε y=axyX ε x+bxy (公式 I) 其中，ε y为所述地物在所述星载相机的第j个红外波段的等效发射率；ε χ为所述地物在所述星载相机的第X个红外波段的等效发射率；axy为所述地物在所述星载相机的第χ个红外波段的等效发射率与所述地物在所述星载相机的第y个红外波段的等效发射率之间的第一关系系数；bxy为所述地物在所述星载相机的第χ个红外波段的等效发射率与所述地物在所述星载相机的第y个红外波段的等效发射率之间的第二关系系数。
8.一种基于红外遥感数据的图像生成系统，其特征在于，包括: 第一等效发射率确定模块，用于针对实测红外波段的图像中的每个像元进行处理:对于当前处理的像元，根据该像元的亮度值，确定出该像元所对应的地物的温度，以及所述地物在该实测红外波段的等效发射率； 辐射亮度确定模块，用于根据所述第一等效发射率确定模块确定出的所述地物的温度，确定出所述地物在目标红外波段的辐射亮度； 第二等效发射率确定模块，用于根据所述第一等效发射率确定模块确定出的所述地物在该实测红外波段的等效发射率，以及预先建立的各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型，确定出所述地物在目标红外波段的等效发射率； 亮度值计算模块，用于将所述辐射亮度确定模块确定出的所述地物在目标红外波段的辐射亮度，与所述第二等效发射率确定模块确定出的所述地物在目标红外波段的等效发射率相乘后，根据从所述第一等效发射率确定模块获取的当前处理的像元的坐标，得到所述目标红外波段的图像中相应像元的亮度值。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括: 图像提取模块，用于从星载相机拍摄的、经滤除大气辐射亮度处理后的一帧红外遥感图像中提取出所述实测红外波段的图像后发送至所述第一等效发射率确定模块。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括: 关系模型建立模块，用于预先建立各红外波段之间的等效发射率的映射关系的关系模型。
【文档编号】G06T1/00GK103761704SQ201410018265
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】李霞, 王俊, 张文娟, 高连如 申请人:北京环境特性研究所