[发明专利]一种红外摆扫相机在轨图像均匀性校正方法

说明书

本发明公开了一种红外摆扫相机在轨图像均匀性校正方法，针对卫星入轨运行特点，获取星上黑体定标数据及多景地物图像后，以星上定标得到的相对辐射及绝对辐射校正系数为主，采用在轨统计的方法修正摆扫相机像元间存在的响应差异，代替传统均匀场图像修正。该校正方法不要求覆盖足够大的均匀地物进行高低温成像，同时对成像气候条件具有很好的鲁棒性，克服了在轨初期快速参数调整与传统校正方法效率低的难题，且取得的均匀性处理效果更好。本发明适用于各种红外摆扫相机，亦可推广到线阵推扫红外成像，满足遥感产品生产及应用需求。

技术领域

本发明涉及一种红外摆扫相机在轨图像均匀性校正方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

红外成像技术是通过探测器探测目标物体自身热辐射或获得目标图像，通过该技术能反映出可见光波之外的目标信息。另外，红外成像技术具有隐蔽性好、作用距离远、抗干扰性强、成像质量好、全天候使用等明显优势，在过去六十年间得到了长足发展。

红外探测器的结构形式分为光机扫描成像探测器，线阵扫描结构探测器和阵列探测器。应用在遥感对地成像时，考虑到成像幅宽的要求以及长线阵与大型面阵器件的工艺难度，一般采用限长线阵的红外探测器并设计摆扫机构实现大幅宽对地成像，如图1所示，称为红外摆扫相机。

由于制造工艺的限制，红外摆扫相机各像元响应度几乎都不一样，导致了叠加在图像上的非均匀性噪声，严重影响了系统成像质量，因此非均匀校正是最为关键的红外相机图像处理技术。

目前广泛应用于实践的非均匀性校正方法包括一点法和两点法。其中，两点法综合考虑了目标温度的高端及低端，处理效果明显。因此，为了量化不同像元间的差异，大多数遥感红外相机都配备了黑体定标装置，包括两个不同温度的均匀黑体。在对地成像前，先进行内定标，得到体现内定标非均匀状态的黑体成像DN(数字计数)值图像，计算相应的相对定标系数及绝对定标系数。利用地面真空环境下得到内定标光路到入瞳处能量的推算关系，反演入瞳前的辐亮度(温度)数据。

入轨后，由于器件本身的性能变化，且大气等传输媒介对能量的影响，采用高低温黑体直接计算得到的定标系数处理对地成像时，DN值产品和辐亮度产品残留非均匀性较大，直接影响对目标的判断。用户迫切期望能够高效地获取到DN值产品和辐亮度产品的稳定非均匀性状态，并且缩短调试周期，对成像计划的需求也尽可能少。而传统处理方式要求用户在入轨初期多次协调成像计划，得到不同均匀场的数据，从而根据高低温在轨均匀地物(子块)数据形成修正系数，然后处理其他景数据得到DN值产品和辐亮度产品。在实际操作过程中存在许多缺陷，具体地：

1)红外器件分辨率通常较低，因此要求均匀地物的范围巨大，难以寻找到合适的温度靶场；即使存在满足条件的温度靶场，安排成像时也有可能受天气影响(云雾遮挡等)而造成数据无法使用；

2)要求用户额外增加成像计划，且若天气(如多云)原因导致均匀场获取失败，仍需再安排成像，影响在轨调试进度；

3)均匀场数据中挑选的子块计算得到的非均匀性统计特性与实际情况存在差异，导致处理后全景均匀性精度不高；

4)在轨维护阶段，若由于器件特性漂移，做再次修正时，均匀场时相条件发生变化而可能无法使用，需再次寻找适合的场景，效率低下。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种红外摆扫相机在轨图像均匀性校正方法，针对红外摆扫相机采用内定标黑体进行校正后残留的非均匀性问题，结合在轨工作条件，克服现有依赖大面积均匀场统计的非均匀性校正方法，提出场景统计方法，仅约束景内统计量偏差，降低对均匀场的依赖，对天气条件等外界影响鲁棒，满足快速性和有效性的要求。

本发明的技术解决方案是：

一种红外摆扫相机在轨图像均匀性校正方法，包括如下步骤：