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图像模拟,是在分析和理解传感嚣成像过程的基础上,通过数学模型来模拟图像获取的过程,从而生成模拟的遥感图像。图像模拟理论现已被应用于多个遥感领域,其中较为重要的用途之一是为传感器的研制及在轨测试提供重要的参考依据,从而保证传感器设计和运行的可靠性。 随着图像模拟技术的发展,在可见光或者热红外等窄谱段范周内,该技术得以较快发展,取得了较多的研究成果。但对于全谱段而言,由于其范围较大,且机理复杂,因此模拟难度较大,其图像模拟的研究工作也相对缺乏。针对上述问题,本文开展基于全谱段的地表场景模拟研究。 本文主要针对高分四号(GF-4)卫星的在轨测试以及高分五号(GF-5)卫星的研制阶段等问题,利用邻近通道之间的相关性进行图像模拟,从而为GF-4的在轨测试及GF-5的研制提供较为可靠的参考依据。GF-4卫星于2015年12月29日在我国西昌卫星发射中心成功发射,是中国第一颗地球同步轨道的遥感卫星。为了保证GF-4卫星在轨运行的正常,本文基于HJ星的数据对GF-4卫星进行在轨期间的可见近红外通道地表场景的模拟工作。高分五号(GF-5)卫星按照计划将于2017年发射,该卫星配备高光谱相机、多部大气环境和成分探测的设备。因此,本文基于Aster的数据对GF-5卫星进行全谱段地表场景的模拟工作,从而为发射前的研制阶段提供重要依据。 本文所研究的波段范围为全谱段,包括可见近红外波段、短波红外波段、中红外波段及热红外波段,在对现有的地表场景模拟算法研究的基础上,本文提出一种基于邻近通道光谱相关性的地表场景模拟方法。该方法首先考虑数据源通道和待模拟通道间光谱的相关性,在地物光谱信息的基础上,利用传感器的光谱响应函数对光谱信息进行重采样,并采用偏最小二乘线性回归的方法,构建了数据源通道与待模拟通道之间的转换模型。随后使用十折交叉的方法对所构建的模型方程进行误差检验,将误差最小的模型方程作为最终的通道问的转换模型。将模型应用于数据源通道的图像,模拟得到待模拟通道的图像。 利用本文所提出的方法,分别对GF-4和GF-5进行地表场景模拟的实验,分别模拟得到相应通道的图像。并运用结构相似度方法对模拟图像和真实图像间的相似程度进行了对比,对模拟结果进行了精度分析,以验证算法的有效性,结果表明,对GF-4卫星可见近红外通道的模拟,其平均相对误差小于5%,相似度在69%~85%之间;对GF-5卫星全谱段通道的模拟,其平均相对误差小于10%。