一种地球同步轨道卫星微波图像分辨率的增强方法

摘要

本发明公开一种地球同步轨道卫星微波图像分辨率的增强方法，涉及微波遥感领域，包括以下步骤：确定卫星微波遥感系统参数；设置目标区域参数；通过过采样获得地球同步轨道卫星对地观测实测数据，利用重采样获得完整的微波遥感图像；使用投影球方法处理微波遥感图像，去除采样过程中因地球曲率引入的图像信息误差；对坐标投影后的图像进行维纳滤波，提高图像空间分辨率；对维纳滤波处理后的图像进行逆傅里叶变换和坐标变换，获得分辨率增强后的图像。利用本发明可以得到分辨率更高的地球同步轨道卫星微波遥感图像，特别适用于位于远离星下点地区、探测跨度较大的图像，实现效率更优，具有更强的适应性和兼容性。

主权项

1.一种地球同步轨道卫星微波遥感图像分辨率的增强方法，其特征在于：通过以下步骤实现：步骤一：地球同步轨道卫星微波遥感系统参数与目标区域地理位置参数；步骤二：获取微波遥感图像；a、获得在地球坐标系中以地球表面点C(x₀,y₀)为瞬时视场中心的采样矩阵；使用高斯函数近似采样矩阵并利用空间分辨率：${\bar{G}}_C(x,y)=\frac{1}{{2\mathrm{\pi D}}^2}\exp \{-\frac{1}{2}[\frac{{\left({x-x}_0\right)}^2}{D^2}+\frac{{\left({y-y}_0\right)}^2}{D^2}\left]\right\}---\left(1\right)$式（1）中，D为空间分辨率；x、y为瞬时视场内的点在地球坐标系中的坐标；x₀、y₀为点C在地球坐标系中的坐标；b、利用采样矩阵对探测地区进行采样；通过采样矩阵与地面相应位置地球表面亮温乘积的积分来描述搭载在卫星上的天线探测地球表面亮温的过程，即：$t_A(x_0,y_0)={\int \int }_C{\bar{G}}_C(x,y)t_B(x,y)\mathrm{dxdy}---\left(2\right)$其中，t_A为采样后的地表亮温，t_B为地表真实亮温；将式（2）等价表示成与t_B(x，y)的卷积，即：$t_A(x_0,y_0)={\bar{G}}_C(x,y)\otimes t_B(x,y)---\left(3\right)$从而，获得地球同步轨道卫星测得的原始探测图像；c、对原始探测图像进行重采样，生成微波遥感图像；步骤三：建立投影球坐标系；投影球坐标系以卫星为球心，投影球坐标系中各点由投影球坐标系的方位角和仰角来定义，并将卫星与地球连线中点坐标定义为(0°,0°)；步骤四：将微波遥感图像投影在投影球坐标系中，得到：式（4）中，t_A(x₀，y₀)和分别是t_A(x₀,y₀)、和t_B(x,y)投影到投影球坐标系后的表示形式；将式（4）等价为与的卷积，得到：式（5）中，为探测噪声；步骤四：对投影后的微波遥感图像进行去卷积处理，重建得到频域中的高分辨率微波遥感图像；步骤三中式（5）进行傅里叶变换，在频域得到：T_A(u，v）＝H(u，v)T_B(u，v)+N(u，v)  (6)其中，T_A(u,v)，H(u,v)，T_B(u,v)和N(u,v)分别是和的在频域中对应的表示形式；根据式（7）得到维纳滤波算子W(u,v)为：$W(u,v)=\frac{H{(u,v)}^{*}}{{\left|H(u,v)\right|}^2+\frac{{\mathrm{NE\Delta T}}^2}{P_{\mathrm{TATA}}(u,v)}}---\left(8\right)$式（8）中，NEΔT²为辐射计噪声；P_TATA(u,v)为频域中微波遥感图像T_A(u,v)的功率谱密度。通过W(u,v)重建得到频域中的高分辨率微波遥感图像：T_C(u,v)＝W(u,v)T_A(u,v)   （9）步骤五：对频域中的高分辨率微波遥感图像变换到投影球坐标系，再将高分辨率地球表面亮温图像变换到地球表面的地球坐标系，得到最终的分辨率增强结果。