[发明专利]一种基于BRDF模型的考虑墙壁影响的偏振高光谱场景仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振高光谱场景仿真方法，尤其涉及一种基于BRDF模型的考虑墙壁影响的偏振高光谱场景仿真方法，属于遥感或物理光学图像处理技术领域。

背景技术

高光谱成像模型可看做地面场景模型和大气场景模型的耦合体，再综合偏振遥感即可实现偏振高光谱场景仿真。确定性冠层模型是通过确定仿真场景中冠层的几何关系来计算地面反射率。利用FCR模型(Kuusk A.A Fast,Invertible Canopy Reflectance Model[J].Remote Sens.Environ,1995,51(3):342-350.)可以求取冠层的光谱反射率，再结合混合象元模型(Li X,Strahler A H.Geometric-optical Bidirectional Reflectance Modeling of the Discrete Crown Vegetation Canopy:Effect of Crown Shape and Mutual Shadowing[J].IEEE Trans.1992,30(2):276-292.)可得到冠层单位像素的光谱反射率，即实现高光谱地面场景模型仿真。Verhoef提出的基于地表为非均匀、非朗伯体面的四流地表-大气辐射传输模型(Verhoef W,Bach H.Simulation of hyperspectral and directional radiance images using coupled biophysical and atmospheric radiative transfer models[J].Remote Sens.Environ,2003,87(1):22-41.)精度较高，且一直沿用至今。结合modtran仿真软件，可以得到传感器接收的程辐射亮度、邻近像元辐射亮度、目标直接反射太阳光和天空光的辐射亮度，即实现高光谱大气场景模型仿真。通过模拟真实的高光谱遥感成像系统可以实现高光谱遥感简单场景仿真。

偏振高光谱仿真是在高光谱仿真基础上加入偏振信息，将原本的光谱反射率换成偏振反射率就能得到传感器接收的偏振辐射亮度。由于仿真场景中墙壁的存在，入射到地物微元的能量不仅包括直接入射的太阳光和大气中散射的天空光，还包括墙壁反射的太阳辐射能量，这也是引起偏振的原因。即

Lopol=Lref-skypol+Lref-sunpol+Lref-wallpol---(1-1)]]>

式中表示传感器接收的总偏振辐射亮度，和分别表示入射到地物微元的天空光，太阳光和墙壁二次散射引起的偏振辐射亮度。

由于已有的场景仿真在考虑墙壁二次散射影响时只分析了简单的镜面反射作用(陈东来，用于林地复杂场景高光谱遥感数据的仿真方法，专利：200910071357.8)，与真实的场景存在较大误差，因此需要考虑双向反射分布函数综合分析太阳光与墙壁之间的镜面反射、定向散射以及均匀漫反射作用。