【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种数字模型在轨成像数据仿真方法，特别涉及一种高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法。
技术介绍
1、近年来，数字孪生(digital twin,dt)技术成为智能制造、工业互联网等领域的研究热点，其最主要的特点是：模型通过传感器随时获取物理实体的数据，并随着物理实体一起演变，一起成熟甚至一起衰老。人们可以利用模型进行分析、预测、诊断或者训练，对物理实体进行优化和决策。遥感载荷数字模型(remote sensing digital model,rsdm)是数字孪生技术在遥感载荷研制过程的一种应用形式，是未来遥感载荷数字化、智能化制造的核心内容。
2、高光谱成像技术作为新兴的光学遥感技术，在短短几十年里发展迅速。其特点是可以获取地物的光谱数据立方体。光谱数据立方体包含二维空间纹理信息及一维光谱信息，其中光谱信息又称“地物指纹”，不同地物具有不同的光谱特性，可以据此对不同地物进行分类和定量化分析。
3、高光谱遥感载荷相比全色、多光谱载荷结构设计复杂、指标参数众多，其对应的数字模型构建复杂。高光谱遥感载荷数字模型旨在输出贴近真实在轨场景的仿真成像高光谱遥感数据结果。为了仿真贴近真实的在轨高光谱遥感数据，需要同时考虑高光谱遥感载荷自身参数和高光谱遥感载荷姿轨观测模式，高光谱遥感载荷的数字模型构建尚处于研究探索阶段，其在轨成像数据仿真方法同样是新兴的研究方向。
4、目前，受在轨高光谱遥感载荷数量、成像幅宽、空间分辨率等限制，很难获取全球任意范围的高分辨率高光谱遥感数据，故根据真实高光谱
5、随着高分辨率光学遥感卫星在轨数量日益增多，使得全球范围的高分辨率rgb遥感影像数据的获取成为可能。此外，各类地物光谱数据库日益丰富，记录着数以千计的不同类地物高光谱分辨率全谱段的光谱数据。这些为全球范围的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真提供了新的思路。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，以解决现有技术受在轨高光谱遥感载荷数量、成像幅宽、空间分辨率等限制，很难获取全球任意范围的高分辨率高光谱遥感数据，导致根据真实高光谱遥感数据进行数字模型在轨成像数据仿真不能覆盖全球区域，具有很大的区域局限性，并且由于遥感地物种类复杂，利用已知区域高光谱遥感数据仿真未知区域高光谱遥感数据，对未知区域遥感地物光谱准确度仿真结果较差的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
4、步骤1：选取高清rgb遥感影像数据源和地物光谱数据库；所述高清rgb遥感影像数据源是指rgb遥感影像数据源的空间分辨率不低于高光谱遥感载荷数字模型的空间分辨率指标；
5、步骤2：根据高光谱遥感载荷数字模型参数、已知卫星轨道参数、卫星观测姿态参数、位于步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源上的待成像观测目标的经纬度坐标，以及一景观测成像时长，计算高光谱遥感载荷数字模型一景成像区域范围对应的四角点的经纬度坐标；
6、步骤3：根据高光谱遥感载荷数字模型幅宽方向像元数和步骤2中计算得到的高光谱遥感载荷数字模型一景成像区域范围对应的四角点的经纬度坐标，对步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源进行截取与重采样，得到经过重采样的高光谱遥感载荷数字模型一景成像区域rgb影像；
7、步骤4：根据步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源各通道光谱响应函数和步骤1中选取的地物光谱数据库，构建rgb端元矩阵；然后根据构建的rgb端元矩阵，对步骤3中得到的所述一景成像区域rgb影像进行光谱解混，得到一景成像区域rgb影像的丰度矩阵；
8、步骤5：根据高光谱遥感载荷数字模型各通道光谱响应函数以及步骤1中选取的地物光谱数据库，构建高光谱端元矩阵；然后根据构建的高光谱端元矩阵和步骤4中得到的一景成像区域rgb影像的丰度矩阵，重构得到高光谱遥感影像；
9、步骤6：判断步骤5中重构得到的高光谱遥感影像是否存在异常区域，所述异常区域是指重构得到的高光谱遥感影像光谱曲线最小值小于设定的最小光谱数据阈值或最大值大于设定的最大光谱数据阈值；若是，则对所有异常区域进行补偿，异常区域补偿后的高光谱遥感影像即为最终得到的在轨高光谱仿真影像，仿真结束；若否，则步骤5中重构得到的高光谱遥感影像即为最终得到的在轨高光谱仿真影像，仿真结束。
10、进一步地，步骤1中选取高清rgb遥感影像数据源时，其选取原则为：要求选取的高清rgb遥感影像数据源包含红光、绿光、蓝光三个通道图像数据、且附带几何经纬度坐标信息；
11、步骤1中选取地物光谱数据库时，其选取原则为：要求选取的地物光谱数据库包含选取的所述高清rgb遥感影像数据源中出现的典型地物目标光谱，且典型地物目标光谱范围大于高光谱遥感载荷数字模型的光谱范围指标、光谱分辨率高于高光谱遥感载荷数字模型的光谱分辨率指标、谱段数大于高光谱遥感载荷数字模型的谱段数。
12、进一步地，步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源附带的几何经纬度坐标信息是指在地心惯性坐标系下的经纬度坐标信息；步骤2中所述位于步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源上的待成像观测目标的经纬度坐标，是指待成像观测目标在地心惯性坐标系下的经纬度坐标；
13、所述地心惯性坐标系是指：坐标原点在地球质心，其zeci轴从其坐标原点指向j2000的平均北天极点，其xeci轴从其坐标原点指向j2000的平均春分点，其yeci轴是zeci轴和xeci轴的叉乘积，yeci轴的方向由该坐标系遵从右手法则的笛卡尔坐标系统确定；
14、步骤2中所述计算高光谱遥感载荷数字模型一景成像区域范围对应的四角点的经纬度坐标，是指计算高光谱遥感载荷数字模型一景成像区域范围对应的四角点分别在地心惯性坐标系下的经纬度坐标；
15、步骤2包括以下步骤：
16、步骤2.1：定义卫星轨道坐标系，并假设高光谱遥感载荷的焦点与卫星质心重合，高光谱遥感载荷的光轴与卫星质心和地球质心的连线重合；定义的卫星轨道坐标系，具体为：
17、卫星轨道坐标系的坐标原点在卫星质心，其zorb轴从其坐标原点指向地球质心，其yorb轴是zorb轴和卫星瞬时速度的叉乘积且其方向和卫星的瞬时角动量矢量反向，其xorb轴是yorb轴和zorb轴的叉乘积，xorb轴的方向由该坐标系遵从右手法则的笛卡尔坐标系统确定；
18、步骤2.2：初始化参数；
19、步骤2.2.1：给定高光谱遥感载荷数字模型参数、已知卫星轨道参数、卫星观测姿态参数、位于步骤1中选取的高清rgb遥感影像数据源上的待成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的高光谱遥感载荷数字模型在轨成像数据仿真方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的高光谱遥感载荷数字...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一豪，陈军宇，程娟，王爽，张耿，李思远，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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