光學衛星遙感工程設計導論
陳博洋 歐陽平超 陳桂林
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商品描述
本書對與光學衛星遙感工程相關的問題進行系統的剖析和深入的解讀。講解光學衛星遙感的基本概念與光學衛星遙感涉及的基本定理等；其次，剖析光學衛星遙感儀器的結構與性能、遙感資料接收與分發、圖像幾何定位和數據輻射定標等內容；對與遙感圖像處理相關的圖像投影、圖像基本變換、圖像編碼與壓縮、圖像復原、圖像增強及彩色圖像融合與重建等內容進行講解。
本書涉及的內容廣泛、技術思想凝練，從系統論角度突出工程相關各部分的優勢互補，並深入闡述核心原理和關鍵技術，力圖深入淺出地講解相關內容的實際應用。本書對從事光學衛星遙感相關技術研發領域的科研人員、產業從業人員，相關專業的高校學生以及對衛星遙感工程感興趣的讀者，具有一定的參考價值。
作者簡介
陈博洋
博士，风云四号静止气象卫星定标系统主任设计师，对遥感卫星工程设计与数据处理有深刻的认识和见解，实现了静止轨道大动态范围温度交变场环境下的0.2K辐射定标精度和一个可见光像素的定位性能，与国际同类遥感数据性能相当，极大促进了遥感数据应用。工作十年间发表学术论文三十余篇，主持完成二项国家自然科学基金，获省部级科技进步一等奖一项。
陈桂林
中科院院士，空间红外遥感技术专 家。中国科学院上海技术物理研究所研究员。中国静止气象卫星遥感仪器的奠基人和带头人。
目錄大綱
第1章 衛星遙感基礎 1
1.1 遙感衛星分類 1
1.1.1 按軌道分類 1
1.1.2 按波段分類 2
1.1.3 按質量分類 4
1.1.4 按用途分類 4
1.1.5 按用戶類型分類 5
1.1.6 按輻射來源分類 5
1.1.7 按工作時間分類 5
1.2 遙感工程基本流程 5
1.2.1 衛星研製與發射 6
1.2.2 遙感觀測與數據獲取 6
1.2.3 遙感圖像處理 7
1.2.4 遙感圖像分析與應用 8
1.3 典型光學遙感衛星與儀器 9
1.3.1 氣象衛星 9
1.3.2 陸地衛星 12
1.3.3 海洋衛星 16
1.3.4 高分系列衛星 18
第2章 輻射與遙感 20
2.1 電磁波與輻射 20
2.1.1 電磁波 20
2.1.2 輻射量 21
2.1.3 輻射量與光度量 22
2.2 輻射基本定理 23
2.2.1 黑體、灰體、選擇性輻射體、朗伯體 23
2.2.2 普朗克定律 25
2.2.3 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 26
2.2.4 維恩位移定律 27
2.2.5 維恩和瑞利-金斯輻射公式 27
2.3 地球錶面輻射 28
2.3.1 地球錶面吸收率 28
2.3.2 地球錶面發射率 28
2.3.3 地球錶面反射率和表觀反射率 28
2.3.4 行星反照率和地表反照率 30
2.3.5 地球錶面覆蓋物的反射波譜 30
2.4 大氣層頂太陽輻射 31
2.4.1 太陽常數 31
2.4.2 太陽日射 32
2.5 大氣輻射傳輸 32
2.5.1 大氣中的散射 32
2.5.2 大氣中的輻射吸收與發射 34
2.5.3 輻射傳輸方程 35
2.5.4 大氣輻射傳輸模型 39
2.6 光學衛星遙感 39
2.6.1 點源目標觀測 39
2.6.2 面源目標觀測 40
2.6.3 波段權重函數 41
第3章 遙感儀器結構與性能 44
3.1 機械結構 44
3.1.1 掃描組件 44
3.1.2 平面反射鏡矢量計算 47
3.1.3 掃描軌跡與像旋 48
3.2 光學結構 50
3.2.1 光學系統基本概念 50
3.2.2 典型光學結構 52
3.2.3 光學系統空間分辨率評價 55
3.3 探測器結構 59
3.3.1 可見光圖像傳感器 59
3.3.2 紅外圖像傳感器 62
3.3.3 探測器噪聲 64
3.3.4 焦平面陣列的噪聲 65
3.3.5 探測器組件與應用 66
3.4 製冷結構 66
3.4.1 輻射製冷 66
3.4.2 機械式製冷 67
3.5 儀器在軌性能測試 67
3.5.1 儀器性能 67
3.5.2 在軌測試 69
第4章 遙感資料接收與分發 76
4.1 衛星軌道 77
4.1.1 勻速圓周運動 77
4.1.2 開普勒第三定律 78
4.1.3 面積積分與開普勒第二定律 79
4.1.4 軌道積分與開普勒第一定律 80
4.1.5 能量積分與活力公式 81
4.1.6 衛星軌道根數 83
4.1.7 軌道攝動 86
4.2 地面接收站設計 91
4.2.1 衛星俯仰角與方位角 92
4.2.2 地面接收站位置選擇 93
4.3 遙感資料分發 94
4.3.1 數據格式 94
4.3.2 數據分發鏈路 97
4.4 數據傳輸與頻譜保護 98
4.4.1 微波頻段劃分 98
4.4.2 衛星頻軌資源管理與應用 99
4.5 光學遙感與甚高頻數據交換系統（VDES）綜合設計 100
第5章 圖像幾何定位 103
5.1 基本坐標系與轉換 103
5.2 定位模型 106
5.2.1 基於觀測方程的幾何定位 106
5.2.2 基於地面控制點的幾何定位 109
5.2.3 定位模型應用 110
5.3 求解觀測方程變量 110
5.3.1 機械掃描角 110
5.3.2 儀器在軌安裝角 110
5.3.3 衛星軌道 113
5.3.4 衛星姿態 114
5.3.5 時間系統 115
5.3.6 天文轉換 117
5.4 定位精度檢驗 117
5.4.1 基於圖像的精度檢驗 117
5.4.2 基於海岸線的精度檢驗 118
5.4.3 基於地標點的精度檢驗 119
5.4.4 基於圖像序列的定位精度檢驗 120
5.4.5 定位誤差分析 120
5.5 定位輔助數據計算 121
5.5.1 海陸模板 121
5.5.2 天頂角與方位角 121
第6章 遙感數據輻射定標 124
6.1 衛星工程中的輻射定標 124
6.1.1 衛星發射前定標 125
6.1.2 衛星在軌定標 131
6.2 相對輻射定標 136
6.2.1 非均勻性產生原因 136
6.2.2 基於輻射計算的相對輻射定標 137
6.2.3 基於圖像處理的相對輻射定標 138
6.3 絕對輻射定標 141
6.3.1 星上定標 141
6.3.2 天體定標 143
6.3.3 場地定標 146
6.3.4 交叉定標 148
6.4 定標精度檢驗 150
6.4.1 ROLO模型定標檢驗 150
6.4.2 IASI交叉定標檢驗 151
6.5 輻射訂正 153
6.5.1 大氣輻射訂正 153
6.5.2 觀測幾何引起的輻射變化訂正 154
6.6 定標前處理 155
6.6.1 閃電成像儀定標前處理 155
6.6.2 傅里葉光譜儀定標前處理 157
第7章 遙感圖像投影 165
7.1 衛星投影 165
7.2 地球橢球與投影基礎 166
7.2.1 地球橢球 166
7.2.2 長度變形 169
7.2.3 面積變形 169
7.2.4 角度變形 170
7.2.5 變形橢圓 170
7.3 地圖投影分類 173
7.3.1 變形方式分類 173
7.3.2 經緯線形狀分類 174
7.4 投影應用 177
7.4.1 投影選擇 178
7.4.2 確定投影方程 178
7.5 遙感圖像投影變換 179
7.5.1 圖像投影的解析變換 179
7.5.2 圖像投影的數值變換 179
第8章 圖像基本變換 180
8.1 灰度變換 180
8.1.1 反轉變換 180
8.1.2 線性變換 181
8.1.3 對數變換 182
8.1.4 冪次變換 182
8.1.5 查找表變換 183
8.2 傅里葉變換 183
8.2.1 傅里葉變換公式 183
8.2.2 傅里葉變換基本性質 184
8.2.3 快速傅里葉變換 187
8.3 小波變換 190
8.4 離散餘弦變換 192
8.5 K-L變換 192
第9章 圖像編碼與壓縮 195
9.1 信源統計 195
9.1.1 高斯分佈模型 196
9.1.2 拉普拉斯分佈模型 196
9.1.3 均勻分佈模型 196
9.2 圖像編碼 197
9.2.1 統計編碼 197
9.2.2 預測編碼 198
9.2.3 變換編碼 199
9.2.4 子帶編碼 200
9.2.5 其他編碼 200
9.3 圖像壓縮標準 200
9.3.1 JPEG/JPEG2000格式 200
9.3.2 GIF格式 202
9.3.3 TIFF格式 202
9.3.4 PNG格式 203
9.3.5 CCSDS壓縮標準 204
第10章 圖像復原 207
10.1 圖像退化/復原模型 207
10.1.1 退化/復原模型 207
10.1.2 退化模型參數估計 208
10.2 噪聲模型 209
10.2.1 噪聲的概率密度函數 209
10.2.2 噪聲參數的估計 210
10.3 圖像噪聲抑制 211
10.3.1 空間域濾波 211
10.3.2 頻率域濾波 212
10.4 逆濾波 212
10.5 維納濾波（最小均方誤差濾波） 213
10.6 有約束最小均方濾波 215
第11章 圖像增強 217
11.1 灰度變換增強 217
11.2 直方圖調整 217
11.2.1 直方圖均衡化 218
11.2.2 直方圖匹配（直方圖規定化） 219
11.3 圖像算術增強 219
11.4 空間域濾波 220
11.4.1 均值（平滑）濾波器 220
11.4.2 統計排序濾波器 222
11.4.3 銳化濾波 225
11.5 頻率域濾波 228
11.5.1 平滑（低通）濾波器 229
11.5.2 銳化（高通）濾波器 232
11.5.3 帶通/帶阻濾波器 234
第12章 彩色圖像融合與重建 236
12.1 彩色圖像模型 236
12.1.1 RGB模型 237
12.1.2 CMYK模型 237
12.1.3 HSI模型 238
12.2 彩色圖像融合 240
12.2.1 RGB域彩色圖像融合 240
12.2.2 HSI域彩色圖像融合 241
12.2.3 色彩映射的彩色圖像融合 241
12.3 彩色圖像增強 242
12.3.1 基於RGB模型的彩色圖像增強 242
12.3.2 基於HSI模型的彩色圖像增強 243
12.4 基於圖像序列的超分辨率重建 246
12.4.1 採樣與頻譜混疊 246
12.4.2 超分辨率重建算法 248
12.5 超分辨率遙感 250
12.5.1 SPOT5衛星圖像超分辨率重建 250
12.5.2 MSG衛星圖像超分辨率重建 251
12.5.3 FY-3微波成像儀圖像超分辨率重建 252
附圖 254
