本技术涉及海洋生态遥感技术领域,特别涉及一种用于水下珊瑚冠层辐射传输和荧光效应的建模方法,包括以下步骤:建立水下场景三维模型,构建水下珊瑚目标与底质的三维网格化模型;确定环境参数;正向模拟冠层内光传输过程,构建水下场景的辐照度空间分布模型,获得荧光发射辐亮度分布模型;基于荧光发射辐亮度分布模型,反向光谱成像模拟珊瑚荧光光谱;模型验证与优化,调节算法参数,提高模型准确性。本发明提供一种用于水下珊瑚冠层辐射传输和荧光效应的建模方法,通过将BRDF模型拓展到包含荧光项模拟荧光光线的传播和水下环境的特殊光学效应,能够综合考虑不同规模、珊瑚形态、底质类型和水体条件,实现高精度的水下珊瑚冠层建模。
背景技术
在海洋生态系统保护和研究中,珊瑚礁生态系统健康状况监测至关重要。由于珊瑚的病变表现为其表面光谱反射性质与荧光性质的变化。因此,荧光光谱技术与高光谱成像技术可实现对珊瑚的反射与荧光性质的原位测量,被广泛应用于卫星遥感尺度下的非侵入式、高分辨率的珊瑚健康状况监测。
现有技术中,已经有考虑目标三维结构与复杂光学性质的三维辐射传输模型,但主要应用于陆地和浅水领域的植物生理参数遥感反演,这些技术通过结合植物三维模型和光学性质模型,模拟光在植被冠层内的复杂传播过程,常用的三维辐射传输模型包括DART(Discrete Anisotropic Radiative Transfer,离散各向异性辐射传输,一种用于模拟三维场景内辐射传输过程的计算机模型)和SAIL(Simulating the Aerosol Layer and theInteraction of Light with leaves,模拟气溶胶层和光与树叶的相互作用,一种用于模拟植被冠层辐射传输的模型)等。但对于实现更高分辨率的冠层尺度下的珊瑚健康检测,现有方法的性能不佳,主要原因在于珊瑚的复杂三维结构导致冠层内光场不均匀,导致高光谱图像中珊瑚不同位置的读数差异极大,无法获得珊瑚光学性质以分析珊瑚健康,现有技术中具有难以准确模拟水下环境中光的多次散射和重吸收效应等衰减过程、未能有效整合入射光、荧光和传感器测量的全过程模拟以及缺乏针对不同珊瑚种类和环境条件的自适应能力的缺陷。
因此,现需要一种能够综合考虑水下珊瑚冠层的辐射传输和荧光效应的的建模方法。
实现思路