临近空间平台高光谱图像质量退化机理及像质增强方法研究.pdf

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1、硕士学位论文临近空间平台高光谱图像质量退化机理及像质增强方法研究RESEARCHONHYPERSPECTRALIMAGEDEGREDATIONANDIMAGEQUALITYENHANCEMENTINNEARSPACEPLATFORM陈文彬哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP79学校代码：10213国际图书分类号：528密级：公开工程硕士学位论文临近空间平台高光谱图像质量退化机理及像质增强方法研究硕士研究生：陈文彬导师：张伟教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifi

2、edIndex:TP79U.D.C:62DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHYPERSPECTRALIMAGEDEGREDATIONANDIMAGEQUALITYENHANCEMENTINNEARSPACEPLATFORMCandidate：ChenWen-binSupervisor：Prof.ZhangWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：Sch

3、oolofAeronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要临近空间探测系统能够长期定点悬停工作，在其上搭载光学探测载荷，可实现上千公里级的区域持续观测与大范围的立体监视与探测，已成为实现空中弱小目标远程发现、快速检测、跟踪与识别的重要手段。高光谱载荷能够提供更加精细的目标光谱信息，已成为复杂空中环境下弱小目标探测识别的发展热点。然而，在临近空间观测条件下，大气吸收与程辐射对目标光谱特征的干

4、扰严重，这将直接降低光学载荷的远距离探测能力。高光谱图像的空间分辨率较低，目标与周边的环境背景辐射的耦合性强，这将造成目标与背景的光谱混叠，从而降低目标检测识别的准确率。本论文针对该问题，开展临近空间观测条件下的图像质量退化机理、大气校正方法以及高光谱图像超分辨率重构方法研究，并进行相应的实验验证。主要研究工作如下：（1）临近空间高光谱图像质量退化机理与模型研究。从临近空间高光谱成像全链路出发，着重分析临近空间大气主要成分的吸收特性以及不同观测几何条件对大气程辐射与透过率的影响，并研究高光谱成像、临近空间平台等链路环节因素对图像质量的影响，建立临近空间探

5、测信号传输模型及大气辐射传输模型、高光谱探测体制与成像模型、平台振动模型，为后续的临近空间大气校正与高光谱图像重构方法研究提供支持；（2）基于大气参数反演的临近空间大气校正方法研究。在传统大气校正算法研究的基础上，利用高精度大气传输仿真模型，研究基于大气微分吸收法的水汽含量反演和基于浓密植被法的能见度反演方法，并开展二者的迭代优化研究，保证水汽含量和能见度反演精度，在此基础上实现大气校正参数的精准计算。并构建水汽含量与大气微分吸收系数、能见度与表观辐亮度、水汽含量、能见度与大气校正参数间的映射关系，从而实现临近空间快速大气校正。（3）基于光谱混合模型的高

6、光谱图像重构方法研究。根据高光谱图像质量退化机理，结合光谱混合模型，以端元丰度“和为一”与“非负”为约束条件，构建融合高空间分辨率图像、高光谱图像的空间维与光谱维信息的图像超分辨率重构模型。并结合梯度投影法，研究模型的高效求解算法，从而实现高光谱图像的超分辨率重构，并为临近空间弱小目标有效光谱特征的解混识别提供支持。关键词：临近空间；高光谱图像；大气校正；光谱解混；超分辨率重构-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThenearspacedetectionsystemiscapableoflong-termfixed-pointhoveri

7、ng.Carryingopticaldetectionloadonitcanrealizeregionalcontinuousobservationandwiderangestereomonitoringforthousandsofkilometers.Ithasbecomeanimportantmeanstoachieveremotedetection,rapiddetection,trackingandidentificationofsmallanddimtargetsintheair.Hyperspectralloadcanprovidemored

8、etailedspectralinformationoftarget,andha