正版现货新书 光谱仪运动成像退化与复原技术研究 9787122330192 王晓燕 著

高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域。地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,光谱因此被视为辨别物质的“指纹”,是用以识别和分析不同物体特征的一种重要的“身份证”。成像光谱仪技术起源于20世纪70年代初期的多光谱遥感的应用,是一种结合成像技术和光谱技术的新兴领域。成像光谱仪能够同时获取待测目标的空间信息和光谱信息,具有“图谱合一”的优势。1983年,世界上的台成像光谱仪AIS-1在美国喷气推进实验室研制成功,并在矿物填图、植被化学、大气水分等方面的研究中取得成功,显示出巨大的生命力和发展潜力。随后世界上许多国家如法国、德国、日本、加拿大、澳大利亚和中国等,均投入大量人力物力进行成像光谱仪技术的研究,取得了大量成果。目前,成像光谱仪技术主要应用在航空航天遥感领域,搭载于航天器上的成像高光谱仪载荷代表了这项技术的水平,并且引领其发展方向。2018年5月9日2时28分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射高分五号卫星。高分五号卫星是高分专项的重要组成部分,标志着我国实现高光谱分辨率对地观测的能力,掌握高光谱遥感信息资源自主权,对建设现代化强国具有重要意义。

高分辨力对地观测系统在载荷运动成像时,平台非理想运动导致遥感影像质量退化,难以实时获得高分辨力高精度的遥感影像,严重时甚至无法成像。准确了解遥感影像的退化机理并进行理想的抑制与补偿,是目前亟需解决的问题之一。

本书对色散型成像光谱仪在轨运动成像退化机理及高精度补偿进行了深入的探讨,主要包含以下几个方面:根据色散型成像光谱仪的结构原理,从光学成像、探测、重建和显示等四个模块建立了色散型光谱仪整体模型,介绍了卫星平台振动对色散型成像光谱仪光谱成像质量影响的研究,介绍了振动模糊高光谱数据复原技术研究,后集成了色散型成像光谱仪运动成像退化、光谱数据复原校正和光谱质量评价于一体的光谱仪运动误差分析与计算的系统软件。

高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域,能够有效探测和精细识别观测目标的光谱特性,对遥感事业发展具有重要推动作用。近年来随着遥感技术和应用迅猛发展,高光谱遥感的相关研究逐步向更高层次的光谱分辨率、空间分辨率和多维集成方向发展,并广泛应用于遥感科学、辐射定标、农业遥感、环境遥感、林业监测、地质勘查、土壤遥感、水体遥感、大气科学、材料研究以及伪装识别等众多研究领域。本书所述的研究工作主要是对高光谱遥感的重要设备——色散型光谱仪在轨运动成像退化、光谱数据复原和解混等做了系列的建模和分析,希望对研究高光谱对地观测和光谱数据测量、处理的学者有启示和借鉴作用。

本书所述的研究工作开始于作者在博士期间的研究,此项研究终能够成功,离不开导师倪国强教授的亲切关怀和悉心指导。在北京物资学院工作的几年间,作者将研究内容不断地进行丰富和完善,终形成了这本著作。在此期间,领导和同事给予了指导和帮助,并提出宝贵的修改意见,在此一并表示衷心的感谢!

由于作者学识水平有限,书中难免有疏漏与不足之处,请各位专家和学者指正。

王晓燕

2018年7月

第1章 绪论/ 001

  1.1　高分辨力对地观测/
001

　1.2　成像光谱技术现状/ 002

1.2.1　成像光谱技术及其发展/ 002

1.2.2　航天光学遥感成像技术的复杂性/ 008

1.2.3　色散型成像光谱仪概况/ 009

1.2.4　高光谱运动模糊图像复原/ 011

1.2.5　高光谱数据质量评价/ 014

第2章 光谱仪光学系统的相关理论/ 019

　2.1　引言/ 019

　2.2　成像光谱仪分光技术/ 020

2.2.1　成像光谱仪分光技术种类/ 020

2.2.2　光栅色散型成像光谱仪光学系统/ 020

　2.3　光栅色散型成像光谱仪的色散原理/ 023

2.3.1　角色散/ 025

2.3.2　线色散/ 025

2.3.3　闪耀光栅/ 025

　2.4　成像光谱仪光学系统的像差/ 027

2.4.1　像差理论/ 027

2.4.2　宽波段成像时的像面离焦/ 031

2.4.3　谱线弯曲/ 032

　2.5　成像光谱仪的主要性能指标/ 034

2.5.1　光谱分辨力/ 034

2.5.2　空间分辨力/ 038

　2.6　成像光谱仪的工作原理/ 039

第3章 色散型光谱仪建模及卫星平台振动信号仿真/ 041

　3.1　引言/ 041

　3.2　色散型成像光谱仪/ 041

　3.3　色散型成像光谱仪静态整体建模与分析/ 043

3.3.1　色散型成像光谱仪整体模型/ 043

3.3.2　色散型成像光谱仪的调制传递函数/ 046

　3.4　色散型成像光谱仪在轨动态建模与仿真/ 047

3.4.1　物空间到像空间的坐标变换/ 047

3.4.2　色散型推扫光谱仪在轨动态成像模型/ 049

3.4.3　光谱仪动态成像仿真/ 051

　3.5　卫星平台振动规律及其振动信号仿真/ 056

3.5.1　卫星平台的姿态/ 056

3.5.2　卫星平台的振动来源/ 058

3.5.3　卫星平台振动模型及仿真/ 059

第4章 卫星平台振动对色散型光谱仪光谱成像质量的影响分析/
063

　4.1　引言/ 063

　4.2　平台振动引起狭缝像点的运动/ 063

4.2.1　俯仰振动/ 066

4.2.2　侧滚振动/ 067

4.2.3　偏航振动/ 069

4.2.4　综合振动/ 070

　4.3　振动对光谱成像质量的影响/ 071

4.3.1　对像质的影响分析/ 071

4.3.2　对光谱的影响分析/ 073

　4.4　光谱数据仿真分析/ 078

4.4.1　微分动态成像仿真方法/ 078

4.4.2　卫星平台振动光谱数据仿真分析/ 081

4.4.3　谐波振动的光谱数据仿真分析/ 087

第5章 振动模糊高光谱数据复原/ 090

　5.1　引言/ 090

　5.2　运动模糊高光谱数据复原模型/ 090

　5.3　振动模糊图像的点扩散函数/ 092

5.3.1　卫星平台振动模糊图像的点扩散函数/ 092

5.3.2　谐波振动模糊图像的点扩散函数/ 093

5.3.3　高频振动图像的方向及振幅检测/ 095

　5.4　基于动态混沌扰动遗传算法的高光谱图像复原/ 101

5.4.1　遗传算法/ 101

5.4.2　混沌扰动/ 102

5.4.3　混沌遗传算法/ 103

　5.5　混沌遗传算法在高光谱数据复原中的应用/ 106

5.5.1　卫星平台振动模糊高光谱数据复原/ 107

5.5.2　平台谐波振动模糊高光谱数据复原/ 110

5.5.3　高频振动模糊高光谱数据复原/ 112

第6章 色散型光谱仪系统软件设计/ 115

　6.1　引言/ 115

　6.2　需求分析/ 115

　6.3　色散型成像光谱仪系统软件的基本功能/ 116

6.3.1　数据读取/ 117

6.3.2　光谱重建/ 119

6.3.3　光谱数据运动退化/ 120

6.3.4　光谱数据复原/ 124

6.3.5　光谱数据质量评价/ 126

第7章 光谱遥感大数据的应用/ 129

　7.1　高分辨遥感数据在环境调查和资源中的应用/ 129

　7.2　高分辨遥感数据在灾害监测预报中的应用/ 130

　7.3　小结和展望/ 135

参考文献/ 138