本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感，尤其是涉及一種星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、星載高光譜載荷在近年來(lái)取得了顯著進(jìn)展，已成為空間遙感技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)勘探、環(huán)境保護(hù)和軍事偵察等領(lǐng)域。然而，當(dāng)前的星載高光譜成像技術(shù)面臨較高的成本問(wèn)題，限制了其廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的處理方法主要包括兩種：一種是基于硬件實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡管可以達(dá)到最高性能，但成本高、技術(shù)壁壘大，不利于高光譜載荷的低成本和小型化發(fā)展；另一種是根據(jù)特定應(yīng)用場(chǎng)景下的光譜特性和信噪比進(jìn)行模擬，雖能平衡性能和成本，但未考慮空間分辨率和數(shù)據(jù)精度等關(guān)鍵因素，并且信噪比處理較為粗糙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取方法和系統(tǒng)，可以模擬和評(píng)估星載高光譜載荷的多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，使得星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取更加精準(zhǔn)、高效且符合實(shí)際應(yīng)用需求。同時(shí)，還可以在成本低的同時(shí)保證星載高光譜載荷的性能。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取方法，包括：獲取目標(biāo)星載高光譜載荷的應(yīng)用場(chǎng)景，并基于預(yù)先設(shè)置的應(yīng)用場(chǎng)景-光譜波段對(duì)應(yīng)關(guān)系確定目標(biāo)星載高光譜載荷對(duì)應(yīng)的目標(biāo)光譜波段范圍；基于應(yīng)用場(chǎng)景和目標(biāo)光譜波段范圍，從預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組中選取至少兩個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組；預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組包括待測(cè)空間分辨率、待測(cè)光譜分辨率、待測(cè)信噪比和待測(cè)精度；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)；將符合預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組，確定為目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組。

3、進(jìn)一步的，場(chǎng)景數(shù)據(jù)中包括數(shù)據(jù)空間分辨率、數(shù)據(jù)光譜分辨率、成像海拔高度、地表反射率和太陽(yáng)高度角信息；預(yù)設(shè)仿真方法包括空間重采樣法；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：獲取場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)空間分辨率；基于地表反射率和空間重采樣法，將場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)空間分辨率轉(zhuǎn)換為每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)空間分辨率，以得到場(chǎng)景數(shù)據(jù)中每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的第一模擬地表反射率。

4、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)仿真方法還包括光譜重采樣法；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：獲取場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)光譜分辨率；基于第一模擬地表反射率和光譜重采樣法將場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)光譜分辨率轉(zhuǎn)換為每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)光譜分辨率，以得到第二模擬地表反射率。

5、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)仿真方法還包括大氣校正與轉(zhuǎn)換法；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：將成像海拔高度、第二模擬地表反射率和太陽(yáng)高度角信息輸入預(yù)先設(shè)置的大氣輻射傳輸模型中，得到場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的大氣參數(shù)；大氣參數(shù)包括大氣球面反照率、程輻射、下行輻射和上行輻射；通過(guò)下述公式(1)、地表反射率和大氣參數(shù)，計(jì)算得到每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的第一模擬入瞳輻射亮度；其中，l*為第一模擬入瞳輻射亮度；ρ為第二模擬地表反射率；s為大氣球面反照率；為程輻射；fd為下行輻射；t為上行輻射。

6、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)仿真方法還包括噪聲疊加法；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：獲取目標(biāo)光譜波段范圍對(duì)應(yīng)的光譜波段-信噪比對(duì)應(yīng)規(guī)則；光譜波段-信噪比對(duì)應(yīng)規(guī)則用于表征目標(biāo)光譜波段范圍中一個(gè)預(yù)設(shè)光譜波段與一個(gè)預(yù)設(shè)信噪比的對(duì)應(yīng)關(guān)系；基于光譜波段-信噪比對(duì)應(yīng)規(guī)則，擬合得到歸一化的信噪比模擬曲線；基于信噪比模擬曲線和每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的待測(cè)信噪比，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差；基于每個(gè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)差和預(yù)設(shè)正態(tài)分布方法，計(jì)算得到每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組在每個(gè)預(yù)設(shè)光譜波段上對(duì)應(yīng)的高斯噪聲；將每個(gè)高斯噪聲疊加到對(duì)應(yīng)的第一模擬入瞳輻射亮度中，得到第二模擬入瞳輻射亮度。

7、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)仿真方法還包括精度疊加法；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：基于預(yù)設(shè)正態(tài)分布方法，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組在每個(gè)預(yù)設(shè)光譜波段上對(duì)應(yīng)的精度偏差值；將每個(gè)精度偏差值分別疊加到第二模擬入瞳輻射亮度中，得到目標(biāo)模擬入瞳輻射亮度。

8、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)仿真方法還包括大氣校正法基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟，包括：基于下述公式(2)和目標(biāo)模擬入瞳輻射亮度確定目標(biāo)模擬地物反射率；確定目標(biāo)模擬入瞳輻射亮度和目標(biāo)模擬地物反射率為模擬數(shù)據(jù)；公式(2)為：其中，ρ'為目標(biāo)模擬地物反射率，l*'為目標(biāo)模擬入瞳輻射亮度。

9、進(jìn)一步的，基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)的步驟之后，方法還包括：將每個(gè)模擬數(shù)據(jù)分別輸入預(yù)設(shè)定量反演模型中，得到每個(gè)模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景對(duì)象出現(xiàn)概率；將每個(gè)場(chǎng)景對(duì)象出現(xiàn)概率與場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，得到每個(gè)模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的對(duì)比結(jié)果；對(duì)比結(jié)果用于表征場(chǎng)景對(duì)象出現(xiàn)概率的準(zhǔn)確率。

10、進(jìn)一步的，將符合預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組，確定為目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組的步驟，包括：基于預(yù)設(shè)性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和每個(gè)模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的對(duì)比結(jié)果，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的性能評(píng)價(jià)結(jié)果；獲取預(yù)先設(shè)置的成本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)成本數(shù)據(jù)，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的成本評(píng)價(jià)結(jié)果；將性能評(píng)價(jià)結(jié)果為性能符合，且成本評(píng)價(jià)結(jié)果為成本符合的待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組，確定為目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組。

11、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取系統(tǒng)，包括：目標(biāo)光譜波段范圍確定模塊，用于獲取目標(biāo)星載高光譜載荷的應(yīng)用場(chǎng)景，并基于預(yù)先設(shè)置的應(yīng)用場(chǎng)景-光譜波段對(duì)應(yīng)關(guān)系確定目標(biāo)星載高光譜載荷對(duì)應(yīng)的目標(biāo)光譜波段范圍；待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組設(shè)置模塊，用于基于應(yīng)用場(chǎng)景和目標(biāo)光譜波段范圍，從預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組中選取至少兩個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組；預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組包括待測(cè)空間分辨率、待測(cè)光譜分辨率、待測(cè)信噪比和待測(cè)精度；模擬模塊，用于基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)；目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組確定模塊，用于將符合預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組，確定為目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組。

12、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取方法和系統(tǒng)，包括：獲取目標(biāo)星載高光譜載荷的應(yīng)用場(chǎng)景，并基于預(yù)先設(shè)置的應(yīng)用場(chǎng)景-光譜波段對(duì)應(yīng)關(guān)系確定目標(biāo)星載高光譜載荷對(duì)應(yīng)的目標(biāo)光譜波段范圍；基于應(yīng)用場(chǎng)景和目標(biāo)光譜波段范圍，從預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組中選取至少兩個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組；預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)組包括待測(cè)空間分辨率、待測(cè)光譜分辨率、待測(cè)信噪比和待測(cè)精度；基于預(yù)設(shè)仿真方法對(duì)預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，確定每個(gè)待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)；將符合預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的待測(cè)指標(biāo)參數(shù)組，確定為目標(biāo)指標(biāo)參數(shù)組。該方式中，可以模擬和評(píng)估星載高光譜載荷的多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，使得星載高光譜載荷的指標(biāo)參數(shù)選取更加精準(zhǔn)、高效且符合實(shí)際應(yīng)用需求。同時(shí)，還可以在成本低的同時(shí)保證星載高光譜載荷的性能。

13、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

14、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。