[发明专利]用于模拟高光谱图像的方法

说明书

本发明公开一种用于模拟高光谱图像的方法，所述方法包括：通过使用三维建模工具利用对象和素材在第一帧中建造场景；选择至少一个高光谱带并且改变所述场景中的每个对象和素材的反射率，使其符合所述高光谱带中的反射率；针对所述场景中的每个对象和素材改变光谱来源的发射率，使其符合所述高光谱带中的所述光谱来源的发射率；渲染所述场景以便生成高光谱图像；以及针对后续帧重复上述过程。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟高光谱图像的方法。

背景技术

用于高光谱图像(HSI)遥感系统的环境在马诺拉基斯·D、马登·D以及肖尔·G的“用于自动目标检测应用的高光谱图像处理(Hyperspectral Image Processing forAutomatic Target Detection Applications by Manolakis)”(林肯实验室期刊(LincolnLaboratory Journal)，第14卷，2003年，第79页至第82页)中进行了充分描述。图像传感器使用像素记录高光谱能量测量结果。HSI装置会将能量记录在像素阵列中，所述像素阵列根据阵列几何形状捕获空间信息并且通过在多个邻近的高光谱带的每个像素中进行测量来捕获光谱信息。对空间和光谱信息的进一步处理取决于遥感系统的具体应用。

模拟如HSI等图像通常是由以下步骤组成：创建填充有对象、光源以及相机(cameras)的三维模型的三维场景，并且随后将所述场景从三维图像渲染(rendering)成二维图像，用以表示所述对象是如何反射来自光源的光的，如通过相机所观察到的那样。

三维模型是三维对象的表示，由此，点的集合被限定在三维空间之中。随后，对象表示被限定为三维点的集合并且作为用于连接所述为三维点的集合的几何模型。用于连接这些三维点的典型模型是三角形、线条(lines)和曲面(curved surfaces)。三维场景可以通过建立经过建模的三维对象之间的几何关系来进行构造。众所周知用于创建三维模型和场景的软件工具包括3D、Blender、以及

三维场景不仅具有几何分散的对象模型集合，还会具有几何分散的光源集合用以提供照明模型。这些模型可以表示任何光源，例如，所述光源范围是从太阳到汽车前灯。正如实际光源那样，照明来源模型可以在不同波长上具有特定特性。光源实际模型可以使得来源的光谱辐照度(irradiance)与波长或正要建模的高光谱带(hyperspectral band)之间建立关系。用于表征光源或实现光源建模的公共特性是发射率(emissivity)。发射率是相同温度下光源所辐射(radiate)的能量与黑体对象所辐射的能量之比。例如，众所周知，可以将太阳建模成温度约5,800K的黑体辐射体。

许多三维建模人员会考虑到在场景中介于光源与对象之间的干扰媒介。将大气干扰并入三维场景中可以使得用于场景的模拟图像得到更准确的渲染。在光从光源发射到对象上时，使用大气干扰来对光的透射率或衰减进行建模。与光源建模类似，可以根据高光谱带来对模型进行精细化(refined)。例如，众所周知，阳光在红外光谱中的窄带中严重衰减，因为辐射会被大气中的水和二氧化碳吸收。众所周知用于对电磁辐射的大体传播进行建模的工具是

三维场景中的对象可由特定素材构造而成，这些素材用于表示它们在真实世界中的对应部分。素材限定建模对象的颜色、透明度、反光度(shininess)等等。

在用对象和光源填充场景之后，通过通常称作3D渲染的过程来生成图像。3D渲染是一种计算机绘图过程，其中三维模型和场景被转换成二维图像，用以表示对象是如何出现在已经置于场景中的相机所处位置处的。

发明内容