超谱成像技术及其系统建模

超谱成像技术是未来图像情报（IMINT）系统的新兴技术。由于它能获得独特的空间和谱信息，目前正在快速地发展并被应用于国防、环境、陆地监测等许多军民应用领域。为了支持超谱传感器系统的设计和技术参数的折衷选择，美国林肯实验室开发了一种端对端分析模型，用以预测遥感系统的性能。该模型利用景象种类反射率的统计描述，并将之转换成大气、传感器和任何处理操作的影响量级。根据这些统计量的变换结果，就可获得系统的性能指标。该模型将遥感系统分为三个主要组成部分，即景象、传感器和处理算法。景象影响模型包括光照、大气能见度、阴影效应、临界效应和云层遮蔽。传感器影响模型包括辐射器噪声源，比如说耀斑噪声、热噪声、检测器读出噪声、量化噪声和相对校准误差等。处理部分则包括大气补色（校正）、各种线性变换以及用来获得检测概率的操作员数量。林肯实验室已经为几种成像光谱仪研制了相应的模型，其中包括机载超谱数字图像收集（HYDICE）设备，其工作波段覆盖0．4～2．5μm太阳光反射光谱区。本文给出这种模型的建模理论分析与操作，并提供了一个折衷选择技术参数的例子，用以表明这种模型对系统设计和传感器操作应用有着实际使用价值。