[發明專利]用于模擬地理區域的光譜信息的方法和裝置

在審

• 申請號: 201710500265.1
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107560731A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 羅伯特·J·克萊恩;帕梅拉·L·布萊克
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/42;G06T11/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 梁麗超,劉瑞賢

技術領域

本公開涉及用于收集來自地理區域的光譜信息的系統和方法，并且具體地涉及用于模擬地理區域的光譜信息的系統和方法。

背景技術

移動監視平臺為地理數據的豐富來源。此類移動平臺可包括近地軌道(LEO)、中地球軌道(MEO)或地球同步/地球靜止軌道中的衛星。移動平臺使用一個或多個傳感器收集地理數據。這些傳感器具有各種各樣的傳感器特性，包括帶寬、波長分辨率和感測技術，這取決于根據期望的應用和信息。

關于感測技術，(多個)移動監視平臺傳感器104可為被動的(例如，僅感測從目標發出的能量)，或可為主動的(例如，其中由人造能源或照明器提供由傳感器感測的能量)。關于波長，傳感器可以在包括伽馬射線帶寬、X射線、紫外、可見、紅外線和無線電波的各種帶寬下操作。可根據空間分辨率(例如，表示由傳感器的瞬時視場確定的監視表面的區域的圖像的像素大小；光譜分辨率(例如，波長的分辨率和波長間隔的數量)，時間分辨率(例如，測量之間的時間段)，輻射測量分辨率(例如，傳感器的有效位深度或動態范圍)，以及幾何分辨率，限定傳感器分辨率。

在許多情況下，移動監視平臺用于搜索和找到特定區域中的“目標”地理特征。例如，移動監視平臺可以用于確定由最近的森林火災引起的損壞程度。在此類情況下，往往選取傳感器特性以使“目標”和背景之間的分辨最大化。因為目標和背景的特征通常是先驗未知的，所以這可能是有問題的，特別是對于移動監視平臺，尤其是不能實時或接近實時遠程配置的這些移動平臺。

關于該問題的一個可能的解決方案是使用超光譜成像器。像其它傳感器或傳感器組，超光譜成像器收集和處理來自整個電磁波譜的數據。但與其它多光譜成像器(其它多光譜成像器測量從表面反射的在一些寬的、分開的波段處的輻射)不同，超光譜成像器測量在一系列窄的和(通常)連續的波段處的反射的輻射。這準許采集更詳細的光譜信息，與多光譜像素光譜相比，更詳細的光譜信息可提供更多關于表面的信息，并且可以減少在選取如何最佳光譜配置移動監視平臺傳感器以收集感興趣信息方面的猜測工作。

然而，該解決方案會嚴格地強調對移動監視平臺的超光譜成像處理要求和/或移動監視平臺和基站之間的通信鏈路的寬帶和延遲要求。此外，雖然超光譜感測可能使收集哪些光譜帶的計劃變得容易，但是它們不能解決且很可能惡化傳感器分辨率和更新問題。

所需要的是用于準確模擬特定的感興趣地理區域的光譜信息，以及智能配置遠程傳感器以收集和/或處理期望的地理空間數據的系統和方法。本文中描述的方法和系統滿足該需要。

發明內容

為了解決上述要求，本申請公開了用于模擬感興趣區域的光譜表示的系統和方法。在一個實施例中，該方法包括確定感興趣區域的地理空間部分的物理特征；將所確定的物理特征與光譜庫的材料相關聯，光譜庫具有至少一個光譜定義材料；將材料的光譜定義與感興趣區域的地理空間部分相關聯，其中材料至少部分地表示感興趣區域的地理空間部分；以及至少部分地從至少一個材料的至少相關聯的光譜定義，生成感興趣區域的模擬的光譜表示。

另一個實施例由具有處理器和可通信地耦接的存儲器的裝置例證，可通信地耦接的存儲器存儲用于實行前述操作的處理器指令。

可在本發明的各種實施例中獨立實現已經討論的特征、功能和優點，或可在其它實施例中組合已經討論的特征、功能和優點，可參考以下描述和附圖了解其另外的細節。

附圖說明

現在參考附圖，在附圖中，相同的附圖標記始終表示對應的部分：

圖1是描繪使用移動監視平臺的遠程感測系統的一個實施例的圖示；

圖2是示例性全球信息系統的圖示；

圖3是呈現地理空間部分和在地理空間部分內的感興趣區域的示例性實施例的圖示；

圖4是描繪可以用于模擬地理區域的光譜信息的示例性操作的圖示；

圖5是示出光譜模擬系統的示例性實施例的圖示；

圖6A至圖6D是示出示例性材料的光譜特征的圖示；

圖7A至圖7C是描繪可以用于模擬地理區域的光譜信息的示例性操作的圖示，在地理區域中，第二材料存在于地理空間部分中；

圖8是示出從第一材料的光譜定義和第二材料的光譜定義生成感興趣區域的模擬的表示的圖示；

圖9A和圖9B是示出光譜的加權以使模擬的光譜結果與測量的結果相關的圖示；

圖10是示出第二全球信息系統數據集的地理空間部分的圖示；

圖11是示出用于合并來自第二全球信息系統數據集的光譜數據的示例性操作的圖示；