基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法，所述方法包括：針對實測紅外波段的圖像中的每個像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出該像元所對應(yīng)的地物的溫度，以及該地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率；根據(jù)該地物的溫度，確定出該地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度；并根據(jù)該地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，以及預(yù)先建立的各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型，確定出該地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率；并將該地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度與該地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率相乘后，得到目標(biāo)紅外波段的圖像中相應(yīng)像元的亮度值。應(yīng)用本發(fā)明，可以提高現(xiàn)有紅外波段的圖像數(shù)據(jù)的利用效率，較低成本。
【專利說明】基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天遙感技術(shù)，尤其涉及一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的遙感圖像數(shù)據(jù)主要由美國陸地衛(wèi)星Landste搭載的TM (ThematicMapper,專題制圖儀)、法國 SPOT (satellite positioning and tracking,衛(wèi)星定位和跟蹤)衛(wèi)星搭載的HRV (High Resolution Visible,高分辨率可見光)傳感器、泰諾Terra衛(wèi)星搭載的 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer,中分辨率成像光譜儀)、NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration,美國國家海洋和大氣局)衛(wèi)星搭載的 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer,先進(jìn)型甚高分辨福射儀)，以及我國風(fēng)云系列衛(wèi)星搭載的紅外掃描器拍攝得到的。
[0003]其中，TM能夠拍攝4個波段，波譜范圍分別為0.79?0.90 μ m、1.55?1.75 μ m、
2.08?2.35 μ m、10.4?12.5 μ m，空間分辨率為30m的紅外遙感圖像；HRV能夠拍攝兩個波段，波譜范圍分別為0.79 -0.89 μ m、l.58?1.75 μ m,空間分辨率為IOm的紅外遙感圖像；MODIS能夠拍攝13個波段，波譜范圍分別為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,空間分辨率為1000m的紅外遙感圖像；紅外掃描器能夠拍攝3個波段，波譜范圍分別為0.79?1.1 μ m、6.2?7.6 μ m、10.5?12.5 μ m，空間分辨率為1100m的紅外遙感圖像。
[0004]上述星載相機(jī)用于拍攝紅外遙感圖像的波段的個數(shù)、波段內(nèi)波譜的范圍、分辨率不盡相同，在實際應(yīng)用中，科研人員可以根據(jù)對分辨率和波段的波譜范圍的不同需求，來選取星載相機(jī)以獲得滿足需求的紅外遙感圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行后續(xù)的分析處理。
[0005]然而，單一星載相機(jī)所拍攝的紅外波段的遙感圖像有時并不能夠滿足需求:假設(shè)，現(xiàn)需要分辨率為IOm的紅外遙感圖像，那么法國SPOT衛(wèi)星所搭載的HRV即為滿足分辨率要求的星載相機(jī)，但是，由于HRV用于拍攝紅外遙感圖像的紅外波段較少，若此時對波段的波譜范圍需求為3?4 μ m，顯然不能滿足要求，也就無法得到滿足目標(biāo)分辨率的目標(biāo)波段的遙感圖像，而研發(fā)滿足目標(biāo)分辨率和目標(biāo)波段星載相機(jī)，成本過高。因此有必要提供一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法和系統(tǒng)，能夠利用現(xiàn)有紅外波段的遙感圖像數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)波段的圖像，進(jìn)行后續(xù)分析處理，從而提高了現(xiàn)有紅外波段的圖像數(shù)據(jù)的利用效率，較低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例提供了一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法和系統(tǒng)，能夠利用現(xiàn)有波段的紅外遙感圖像數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)波段的圖像。[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法方法，包括:
[0008]針對實測紅外波段的圖像中的每個像元進(jìn)行處理:對于當(dāng)前處理的像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出該像元所對應(yīng)的地物的溫度，以及所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率；根據(jù)所述地物的溫度，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度；并
[0009]根據(jù)所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，以及預(yù)先建立的各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率；并
[0010]將所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度與所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率相乘后，得到所述目標(biāo)紅外波段的圖像中相應(yīng)像元的亮度值。 [0011 ] 進(jìn)一步，所述針對實測紅外波段的圖像中的每個像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，具體包括:
[0012]針對所述實測紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)，確定出所述地物在該實測紅外波段內(nèi)該光譜采樣點(diǎn)的發(fā)射率；
[0013]根據(jù)如下公式I計算得到所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率ε band:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成方法，其特征在于，包括: 針對實測紅外波段的圖像中的每個像元進(jìn)行處理:對于當(dāng)前處理的像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出該像元所對應(yīng)的地物的溫度，以及所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率；根據(jù)所述地物的溫度，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度；并 根據(jù)所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，以及預(yù)先建立的各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率；并 將所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度與所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率相乘后，得到所述目標(biāo)紅外波段的圖像中相應(yīng)像元的亮度值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述針對實測紅外波段的圖像中的每個像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，具體包括: 針對所述實測紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)，確定出所述地物在該實測紅外波段內(nèi)該光譜采樣點(diǎn)的發(fā)射率； 根據(jù)如下公式I計算得到所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率ε band:
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述地物的溫度，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度，具體包括: 針對所述目標(biāo)紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)，根據(jù)所述地物的溫度運(yùn)用普朗克公式，計算出所述地物在該光譜采樣點(diǎn)的輻射亮度； 根據(jù)所述地物在所述目標(biāo)紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)的輻射亮度，以及所述目標(biāo)紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)的目標(biāo)星載相機(jī)光譜響應(yīng)函數(shù)值，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述地物在所述目標(biāo)紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)的輻射亮度，以及所述目標(biāo)紅外波段內(nèi)每個光譜采樣點(diǎn)的目標(biāo)星載相機(jī)光譜響應(yīng)函數(shù)值，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度，具體包括: 根據(jù)如下公式2計算得到所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度Lband:
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述實測紅外波段的圖像是從星載相機(jī)拍攝的、經(jīng)濾除大氣輻射亮度處理后的一幀紅外遙感圖像中提取出來的；所述紅外遙感圖像是該星載相機(jī)通過若干個紅外波段拍攝的；所述若干個紅外波段中包括所述實測紅外波段；以及所述將所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度與所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率相乘后，還包括: 得到所述地物在目標(biāo)紅外波段的校正輻射亮度；根據(jù)大氣輻射亮度，以及所述校正輻射亮度，計算出所述地物在目標(biāo)紅外波段的真實輻射亮度； 根據(jù)所述地物在目標(biāo)紅外波段的真實輻射亮度，以及當(dāng)前處理像元的坐標(biāo)，確定所述目標(biāo)紅外波段的圖像中相應(yīng)像元的亮度值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)大氣輻射亮度，以及所述校正輻射亮度，計算出所述地物在目標(biāo)紅外波段的真實輻射亮度，具體包括: 根據(jù)如下公式I計算得到所述地物在目標(biāo)紅外波段的真實輻射亮度L’:

7.如權(quán)利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先建立的各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型，具體為:
ε y=axyX ε x+bxy (公式 I) 其中，ε y為所述地物在所述星載相機(jī)的第j個紅外波段的等效發(fā)射率；ε χ為所述地物在所述星載相機(jī)的第X個紅外波段的等效發(fā)射率；axy為所述地物在所述星載相機(jī)的第χ個紅外波段的等效發(fā)射率與所述地物在所述星載相機(jī)的第y個紅外波段的等效發(fā)射率之間的第一關(guān)系系數(shù)；bxy為所述地物在所述星載相機(jī)的第χ個紅外波段的等效發(fā)射率與所述地物在所述星載相機(jī)的第y個紅外波段的等效發(fā)射率之間的第二關(guān)系系數(shù)。
8.一種基于紅外遙感數(shù)據(jù)的圖像生成系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一等效發(fā)射率確定模塊，用于針對實測紅外波段的圖像中的每個像元進(jìn)行處理:對于當(dāng)前處理的像元，根據(jù)該像元的亮度值，確定出該像元所對應(yīng)的地物的溫度，以及所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率； 輻射亮度確定模塊，用于根據(jù)所述第一等效發(fā)射率確定模塊確定出的所述地物的溫度，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度； 第二等效發(fā)射率確定模塊，用于根據(jù)所述第一等效發(fā)射率確定模塊確定出的所述地物在該實測紅外波段的等效發(fā)射率，以及預(yù)先建立的各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型，確定出所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率； 亮度值計算模塊，用于將所述輻射亮度確定模塊確定出的所述地物在目標(biāo)紅外波段的輻射亮度，與所述第二等效發(fā)射率確定模塊確定出的所述地物在目標(biāo)紅外波段的等效發(fā)射率相乘后，根據(jù)從所述第一等效發(fā)射率確定模塊獲取的當(dāng)前處理的像元的坐標(biāo)，得到所述目標(biāo)紅外波段的圖像中相應(yīng)像元的亮度值。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 圖像提取模塊，用于從星載相機(jī)拍攝的、經(jīng)濾除大氣輻射亮度處理后的一幀紅外遙感圖像中提取出所述實測紅外波段的圖像后發(fā)送至所述第一等效發(fā)射率確定模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 關(guān)系模型建立模塊，用于預(yù)先建立各紅外波段之間的等效發(fā)射率的映射關(guān)系的關(guān)系模型。
【文檔編號】G06T1/00GK103761704SQ201410018265
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】李霞, 王俊, 張文娟, 高連如 申請人:北京環(huán)境特性研究所