[发明专利]空间光学遥感器对实际地物成像的计算机仿真系统

摘要

本发明涉及一种空间光学遥感器对实际地物成像的计算机仿真系统，该系统的目标源匹配模块将地物亮度与空间信息集成数据提供给扫描模块；遥感器仿真模块为扫描模块和扫描信息组织模块提供遥感器轨道参数、姿态参数、光学系统焦距、光学系统各个子视场的点扩散函数和图像传感器物理参数；仿真系统时钟单元为扫描模块和扫描信息组织模块提供时间同步信息；扫描模块根据接收的信息得到各像元的图像坐标灰度时间序列并将其提供给扫描信息组织模块；扫描信息组织模块依据接收的信息得到对地成像仿真图像亮度矩阵。本发明能够对任意轨道上任意姿态的空间光学遥感器对地成像过程进行仿真，结构紧凑，易于面对实际科研需求进行升级。

主权项

一种空间光学遥感器对实际地物成像的计算机仿真系统，其特征在于包括目标源匹配模块、遥感器仿真模块、仿真系统时钟单元、扫描模块和扫描信息组织模块；目标源匹配模块：以地物亮度数据和地域高程数据为输入，由内部的地物比例调整运算器将依照自然距离比例尺的地物亮度数据重新规划为按照地球坐标系中空间立体角坐标分布的规划亮度矩阵，由内部的高程匹配运算器将地域高程数据规划为与规划亮度矩阵配套的高程分布矩阵，然后将规划亮度矩阵与高程分布矩阵融合，得到带有立体地形分布信息的地物亮度与空间信息集成数据；地物亮度与空间信息集成数据提供给扫描模块；遥感器仿真模块包括轨道模拟单元、姿态模拟单元、光学系统模拟单元和图像传感器模拟单元；轨道模拟单元为扫描模块提供遥感器轨道参数；姿态模拟单元为扫描模块提供遥感器在轨姿态参数；光学系统模拟单元为扫描模块提供遥感器光学系统的焦距，为扫描信息组织模块提供根据遥感器光学系统结构所计算出遥感器光学系统各个子视场的点扩散函数；图像传感器模拟单元为扫描模块和扫描信息组织模块提供遥感器的图像传感器物理参数；仿真系统时钟单元：为扫描模块和扫描信息组织模块提供时间同步信息；扫描模块包括扫描时序控制器、像素映射单元、高程效果耦合单元和曝光模拟单元；扫描时序控制器：利用仿真系统时钟单元提供的时间同步信息及图像传感器模拟单元提供的图像传感器物理参数，得到对地遥感过程中图像传感器各像元的成像时间序列，并将各像元的成像时间序列提供给像素映射单元；像素映射单元：根据轨道模拟单元提供的遥感器轨道参数、姿态模拟单元提供的遥感器姿态参数、光学系统模拟单元提供的遥感器光学系统焦距和图像传感器模拟单元提供的图像传感器物理参数，按照物像空间几何关系计算图像传感器各像元与地面景物之间的空间几何关系，获得各像元在遥感过程全程对应的地物坐标序列；根据各像元在遥感过程全程对应的地物坐标序列、地物亮度与空间信息集成数据中的规划亮度矩阵和扫描时序控制器提供的图像传感器各像元的成像时间序列得到图像传感器各像元对应的地物坐标亮度时间序列；各像元对应的地物坐标亮度时间序列提供给高程效果耦合单元；高程效果耦合单元：根据地物亮度与空间信息集成数据中的高程分布矩阵对图像传感器各像元对应的地物坐标亮度时间序列中的亮度数据进行插值，实现高程修正，得到修正地物坐标亮度时间序列；修正地物坐标亮度时间序列提供给曝光模拟单元；曝光模拟单元：根据图像传感器模拟单元提供的图像传感器物理参数对高程效果耦合单元提供的修正地物坐标亮度时间序列中各点亮度值进行模拟曝光运算，获得图像传感器各像元的图像坐标灰度时间序列；各像元的图像坐标灰度时间序列提供给扫描信息组织模块；扫描信息组织模块：依据仿真系统时钟单元提供的时间同步信息、图像传感器模拟单元 提供的图像传感器物理参数和曝光模拟单元提供的图像传感器各像元的图像坐标灰度时间序列，排列出对地成像图像，再将排列出的对地成像图像与光学系统模拟单元提供的光学系统各个视场的点扩散函数卷积，得到对地成像仿真图像亮度矩阵。