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位 论
文
I
I
摘 要
光谱成像仿真是对场景中地物辐射分布、电磁辐射在介质中传播和传感器光学系 统成像过程的模拟。光谱成像仿真一方面可为光谱图像的解译提供丰富的数据,建立 地物目标在各种成像条件下的数据库;另一方面,通过对光谱成像仿真技术本身的研 究,可使人们更好地理解光谱成像中电磁波与地物的相互作用机理,有效促进光谱图 像解译技术的研究。
本文介绍了光谱成像仿真的国内外研究现状,在考虑光谱成像仿真过程中场景地 物的几何特性和辐射特性、大气条件、成像光学系统等对遥感成像的影响,给出了全 链路的光谱成像仿真方案,并针对光谱成像的几个关键问题:邻近效应、尺度效应和 阴影问题进行深入分析。论文首先介绍了地物辐射在大气中的传输特性,分析了大气 中各气体分子及气溶胶在不同波段对地物辐射传输的影响,并利用大气辐射传输软件 MODTRAN 计算模拟、分析大气对地物光谱特性探测的影响。其次,对遥感成像机理进 行分析,建立了像素级光谱成像仿真模型,采用逐个像元仿真方法来实现整个图像的 仿真。最后,考虑在不同成像条件下的大气邻近效应和传感器的 MTF 响应,仿真遥 感成像过程中各像元之间的相互影响,并利用 Visual C++ MFC 实现光谱成像仿真系 统。该仿真系统可针对不同大气条件、传感器参数、波段参数,仿真不同成像条件下 的光谱图像。将仿真得到的光谱图像与实际的 MODIS 遥感图像进行比较,仿真的各 种地物光谱特性都与 MODIS 数据取得了很好的一致性。说明本文针对不同波段范围 的光谱图像仿真,均能够真实地反映场景中地物的光谱特性。
关键词:光谱成像仿真 大气辐射传输 尺度效应 邻近效应 调制传递函数
II
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Abstract
The simulation of spectral image is to imitated radiation distribution of targets in the scene,propagation of electromagnetic radiation in the medium and the sensor optical system imaging process. Spectral imaging simulation on the one hand can provide a rich spectral image data to interpretation, and establish surface targets’s database in a variety of imaging conditions; the other hand, through the study on spectral imaging simulation technology itself, make we better to understanding the mechanism of the interaction between spectral radiation and targets in spectral imaging, and effectively promote the study of spectral image interpretation techniques.
This thesis systematically describes the situation in simulation of hyperspectral imaging research, During spectral imaging simulation, we need to consider the geometric proper
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