文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
冠层模型的光谱超分辨率方法研究
姓名:朱思敏
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:田岩
20090527
华中科技大学硕士学位论文
摘要
超分辨率的概念最早是在信号处理技术中提出的,后来发展到以提高图像空间
分辨率为目的的空间超分辨率图像重建技术。目前,人们对空间分辨率已经做了大
量的研究,也提出了大量的方法。但是,对于光谱超分辨率,给予的关注程度相对
较少。然而,光谱分辨率同空间分辨率一样也是光谱数据质量的一个重要指标。如
果能够提供足够高的光谱分辨率数据,人们就能够更加充分、有效的研究各种典型
地物的光谱特性,能够更好的促进光谱遥感的应用,更加有利于研究各种农作物物
化特性与光谱特性的关系,便于生态,农业的管理,给生产生活带来极大的帮助。
所以,光谱超分辨率的研究有着十分重要的现实意义。目前的光谱超分辨率多采用
插值的方式,这样就完全放弃了目标的光谱特性和物理意义等先验信息。本文将遵
循光谱形成的物理机理,提出一种基于光谱模型的光谱超分辨率的思想,考虑到问
题的复杂性,这里主要针对冠层光谱进行光谱超分辨率。
本文首先系统介绍了国内外关于光谱超分辨率的发展及研究现状;其次在对植
被光谱特性、分析方法、光谱模型以及优化算法进行介绍后,对 SAIL 模型和
PROSPECT 模型进行了深入探讨;在此基础上,提出了一种基于光谱模型的光谱超
分辨率方法,该方法能够弥补传统插值方式的不足,充分考虑了目标的光谱特性和
物理意义;然后,在具体阐述本文光谱超分辨研究思路后,提出了两种相应的反演
策略——单角度光谱数据和多角度光谱数据分阶段反演策略。两种反演策略有较大
的差异,前者应用单角度下不同波长下的光谱值,直接完成反演,而后者,则运用
分阶段反演策略结合不同角度下的光谱数据,对每个波长逐一完成反演。针对两种
反演策略,本文进行了大量无偏数据和加噪数据的试验,并从理论上分析两种反演
策略的优劣性。最后,应用本文提出的光谱超分辨率方法对实测数据进行实验。
文章最后对全文进行了总结,并指出了将来的后续研究工作。

关键词:SAIL 模型;PROSPECT 模型;超分辨率;反演方法;光谱重建
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Super resolution was always mentioned in signal processing field. Afterwards , it
was applied to image super-resolution for super-resolution image reconstruction
super-resolution reconstruction. At present, people have done much research on image
super-resolution, and proposed many methods. But people paid less any attention to
spectra super-resolution. However , spectra resolution and spatial resolution were both
important for spectral data quality. If we can supply the spectral data ,which have enough
spectral resolution ,people will do more effective research on spectral properties of
typical surface features ,promote the application of the spectral remote sensing ,be
helpful to study on the relationship between physicochemical characteristics and spectral
properties of agricultural crops ,be convenient to the management of ecological and
agriculture ,bring greatly help for production and life. So, the practical significance of
research on spectral super-re