[發明專利]一種基于大氣MTF的大氣校正方法

有效

• 申請號: 201310683273.6
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103679659A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李小英;陳良富;蘇林;陶金花;張瑩;賈松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種基于大氣MTF的大氣校正方法，其特征在于，該方法具體為：?

1）利用氣象衛星及其上搭載的傳感器監測大氣的氣溶膠光學參數、湍流參數，以及獲得相應的衛星圖像；?

2）獲取所采用的傳感器的特征參數；?

3）進行氣溶膠MTF計算；?

4）進行湍流MTF計算；?

5）大氣總MTF計算，以及構建二維MTF；?

6）建立基于大氣MTF的大氣校正算法。?

2.如權利要求1所述的基于大氣MTF的大氣校正方法，其特征在于，所述步驟2）具體為：?

A）選擇研究區衛星圖像：研究區的選擇要參考NCEP網格點以及是否有能獲得歷史大氣粒子特性相關信息；?

B）需要的傳感器特征參數，包括視場角FOV、系統各譜段在Nyquist頻率全視場的MTF值、傳感器CCD陣列像元數、波段響應函數、相機孔徑大小及積分時間；?

C）基于步驟B）中獲取的波段響應函數，獲得所用的傳感器波段的中心波長，波長范圍與波段響應函數的點積除以波段響應函數的積，即為波段的中心波長，如公式1所示：?

D）計算所用傳感器波段的傳感器MTF：基于步驟A）中獲取的Nyquist頻率全視場的MTF值，形成高斯分布的MTF曲線；?

E）計算有效瞬時視場角EIFOV：將步驟D）中得到的MTF曲線進行反傅立葉變換得到點擴散函數PSF，PSF值為0.5時對應的X軸的長度即為EIFOV；?

F）基于步驟B）獲取的FOV、傳感器CCD陣列像元數，計算傳感器的Nyquist頻率；FOV用弧度表示為x，傳感器CCD陣列像元數為y個，那么傳感器的Nyquist頻率f_n為：?

f_n＝(y/2)/x????(2)。?

3.如權利要求1所述的基于大氣MTF的大氣校正方法，其特征在于，所述步驟3）具體為：?

G）大氣參數的獲取：根據所述衛星圖像的獲取時間與地點，計劃衛星同步實驗，選擇實驗的具體時間地點；采用CE318進行同步測量；從CE318的探測數據計算氣溶膠光學厚度、粒子半徑與單次散射反照率；?

H）氣溶膠MTF模型算法選擇與描述：采用基于傳感器特征的氣溶膠MTF模型，其算法如下所示：?

式中，S(q)為傳感器MTF曲線；?

式中，為S11)中的氣溶膠光學厚度；a_p與(D/λ)²成正比，D為粒子直徑、W₀為單粒子反照率；?

I）將式(3)進行反傅立葉變化，得到式(5)，其中α為最大散射角，取值為2倍的EIFOV，?

式中，M(q)即為所求的加入傳感器特征的氣溶膠MTF。?

4.如權利要求1所述的基于大氣MTF的大氣校正方法，其特征在于，所述步驟4）具體為：?

J）大氣湍流折射結構系數模型的選擇與描述：采用Hufnagel建立的廓線模型來計算的垂直分布，該模型最終表達式如下所示：?

式中，a是常數；P是大氣壓廓線參數；為平均大氣溫廓線參數；為溫度梯度廓線；為風速梯度廓線；ε為湍流耗損率，是一個已知參數，采用Hufnagel（1964年）的觀測結果，該參數也隨高度而變化；?

K）常數a的取值為0.4113；?

L）P、與數據的獲取，根據要計算的時間地點，從NCEP網站下載接近地區及時間的P、分層廓線數據，的上下層之差即為

M）風速梯度平方的廓線計算，從NCEP網站下載經向風速及緯向風速廓線，上下層緯向風速差的平方與經向風速差的平方的和，即為式(6)中的

N）將步驟K）至步驟M）步驟計算結果代入公式(6)，計算出

O）湍流MTF模型選擇及描述：?

x＝1-u(v/D)^1/3????(8)，?

ν為頻率；λ為波長；R為大氣路徑；當觀測為近場觀測時u＝1，當觀測為遠場觀測時u＝0.5；D為相機孔徑直徑；?

P）u值的確定：根據相機的孔徑大小來選擇是近場觀測還是遠場觀測，已有研究表明如果孔徑大小遠小于(R*λ)^1/2，為遠場觀測，其中R為觀測路徑。?