[发明专利]三线阵相机影像协同绝对辐射定标和校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三线阵相机影像协同绝对辐射定标和校正方法，属于遥感卫星图像处理技术领域，用于测绘型光学遥感卫星三线阵相机影像辐射定标和辐射校正处理。

背景技术

三线阵相机是测绘型光学遥感卫星所搭载的一种主要光学载荷之一，它具有正视（又称下视）、前视和后视三个观测方向的相机，各个观测方向的相机之间具有精确标定及控制的几何关系。通过三线阵相机，可在单颗卫星上实现对同一区域、同一目标在卫星飞行轨迹星下点、飞行轨迹前方和飞行轨迹后方的成像，并通过不同方向影像的处理分析，实现对地物目标的立体观测，获取精确的地理信息，生产数字地形图等测绘产品。

光学遥感影像辐射校正是光学遥感卫星相机影像处理的主要内容之一，其目的是减少或消除遥感影像的各类辐射误差，提升遥感影像辐射精度，增强遥感影像反映实际地物真实物理特性的能力，其内容主要包括两个方面：一是消除影像自身像元之间的辐射响应不一致性，称之为相对辐射校正；二是将遥感影像的量化维度由传感器器件的数字响应计数值即DN值转化为实际地物辐射能量值，称之为绝对辐射校正。以上目的与内容适用于采用CCD作为探测器件的可见光全色、近红外、多光谱等各类常用光学遥感影像的辐射校正处理。

对于三线阵相机遥感影像，其辐射校正处理除具备上述光学遥感影像辐射校正处理的一般特征以外，还应在提升单相机影像自身辐射精度的基础上，进一步考虑正视、前视和后视相机影像之间的辐射相对比例关系与绝对辐射量化程度，减少或消除由于传感器器件光谱响应不一致性、电磁波谱在大气中的方向性传输光谱透射能力不一致性和地物光谱方向性反射特性等光谱响应误差，提升三线阵遥感影像随波长变化的光谱响应精度，准确量化和标定三线阵相机之间的辐射响应关系，减少和消除不同相机影像间的辐射响应差异，提升三线阵影像立体观测和数字测图精度。

目前光学遥感影像的绝对辐射定标和校正处理，主要是面向常规星下点成像模式实现的。这种处理方法在三线阵相机遥感影像绝对辐射定标和校正处理中存在的主要问题和缺陷是：以星下点成像为基本假设，没有考虑三线阵相机各自的观测方向性差异对定标结果和校正效果的影响；三线阵相机的光谱响应曲线参数没有进行归一化处理，没有构建不同相机之间在光谱响应上的关系，导致定标和校正结果缺乏协同的相关性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于绝对辐射定标的三线阵相机影像协同辐射定标和校正方法，使三线阵影像的辐射响应真实地反映地物实际光谱特性，为摄影测量立体测图和遥感定量化应用奠定基础。

本发明的技术方案是：三线阵相机影像协同绝对辐射定标和校正方法，步骤如下：

1）根据测量获取的遥感卫星三线阵正视、前视和后视相机各自独立的实验室相对定标系数，采用灰度线性变换方法对辐射定标场靶标的三线阵相机原始影像逐相机逐像元进行相对辐射校正，获得辐射定标场靶标相对辐射校正影像；

2）获取在轨辐射定标场野外测量的光谱辐照度数据，计算得到地表靶标反射率参数；

3）获取在轨辐射定标场野外测量的太阳辐照度数据、太阳天顶角和方位角参数、靶标大地坐标、卫星成像时刻轨道和姿态参数、气象参数，计算大气参数；所述大气参数包括气溶胶光学厚度、气体吸收光学厚度和瑞利光学厚度；

4）根据测量获取的三线阵正视、前视和后视相机各自的实验室光谱响应曲线参数，计算三线阵正视、前视和后视相机各自的光谱响应归一化参数；

5）根据步骤2）得到的地表靶标反射率参数、步骤3）得到的大气参数和步骤4）得到的相机光谱响应归一化参数，分别计算三线阵正视、前视和后视相机各自的入瞳辐亮度参数；

6）根据步骤1）得到的辐射定标场靶标相对辐射校正影像和步骤5）得到的入瞳辐亮度参数，建立靶标影像DN值与入瞳辐亮度之间的对应关系，通过线性拟合方法计算三线阵正视、前视和后视相机各自的绝对辐射定标系数；

7）根据步骤6）得到的绝对辐射定标系数，对三线阵正视、前视和后视相机的原始影像进行绝对辐射校正，得到三线阵相机协同绝对辐射校正影像。

所述步骤3）中具体实现方法如下：

3.1）根据大气测量数据计算大气光谱光学厚度，具体公式如下：