[发明专利]一种用于天绘一号卫星的多传感器协同辐射定标方法

说明书

本发明涉及一种用于天绘一号卫星的多传感器协同辐射定标方法，与现有技术相比解决了天绘一号卫星传感器定标频次无法满足应用需要的缺陷。本发明包括以下步骤：多光谱相机各通道与高分辨相机间辐亮度关系模型的建立；灰度值的协同提取；入瞳辐亮度的计算；多光谱相机各通道绝对辐射定标系数的计算。本发明能够利用非定制尺寸靶标进行天绘一号卫星的定标，提高了天绘一号卫星在轨辐射定标频次和效率。

技术领域

本发明涉及遥感定标技术领域，具体来说是一种用于天绘一号卫星的多传感器协同辐射定标方法。

背景技术

天绘一号是我国第一代传输型立体测绘卫星，目前已成功发射了01、02和03星，并实现了多星组网运行。由于具有数据获取速度快、种类丰富可靠、无控定位精度高等特点，该卫星数据已被广泛应用于地图测绘、城市规划、国土资源调查、精准农业、环境与灾害监测等多个领域，在国民经济建设发展中发挥着越来越重要的作用。

随着遥感在各领域应用的逐步深入，遥感数据定量化已经成为遥感技术进一步发展的必然趋势，而辐射定标将传感器响应的DN值转换为具有一定物理含义的表征量，使得同一卫星多时相数据及不同卫星之间的数据可综合比对，是遥感数据定量化应用的基础和前提。因此，天绘一号卫星一直都很重视星上传感器的辐射定标，不仅在发射前进行了准确全面的辐射定标，而且自2010年8月发射后，连续多年在新疆等地，利用定制多灰阶靶标开展了宽动态范围在轨绝对辐射定标。

天绘一号卫星上搭载了三台5m分辨率全色测绘相机、一台10m分辨率多光谱相机和一台2m分辨率全色高分辨率相机。多光谱相机可获取蓝、绿、红和近红外4波段多光谱图像，对定量反演地物的物理属性，提高地图测制的完整性具有重要作用。然而，由于多光谱相机分辨率不高，对其进行在轨绝对辐射定标时，需要在地面布设为天绘一号卫星定制的靶标(100m×100m、4灰阶)，定制靶标面积较大、准备工作较为繁琐，人力物力成本高、效率低下，导致天绘一号卫星的定标周期限于一年只进行一次。从应用效果看，这样的定标频次，已难以满足及时更新定标系数、校正载荷衰变的要求。

目前，各系列卫星使用的移动灰阶靶标、国家建设的具有自动化观测设备的固定靶标场，数量逐渐增多，但其主要用于高分辨传感器的在轨绝对辐射定标，若用这些非定制靶标采用传统定标方法对天绘一号多光谱相机进行定标，靶标面积较小，无法保证定标精度。因此，如何利用天绘一号卫星平台特点及现有靶标资源实现天绘一号卫星传感器，特别是多光谱相机的高频次、高精度、高效率在轨绝对辐射定标已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中天绘一号卫星传感器定标频次无法满足应用需要的缺陷，提供一种用于天绘一号卫星的多传感器协同辐射定标方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于天绘一号卫星的多传感器协同辐射定标方法，包括以下步骤：

多光谱相机各通道与高分辨相机间辐亮度关系模型的建立，基于灰阶靶标的光谱平坦特性及同平台多传感器观测时相、几何、视场的一致性，建立多光谱相机各通道与高分辨相机间的辐亮度关系模型；

灰度值的协同提取，从天绘一号卫星过境具有自动化观测设备的固定靶标场或其他卫星的移动靶标场图像中，协同提取高分辨相机和多光谱相机图像中灰阶靶标的灰度值；

入瞳辐亮度的计算，根据多光谱相机各通道与高分辨相机间的辐亮度关系模型，从高分辨相机图像灰阶靶标的灰度值，协同计算出多光谱相机各通道灰阶靶标入瞳辐亮度；

多光谱相机各通道绝对辐射定标系数的计算，基于多光谱相机的辐射响应模型，通过回归分析求解多光谱相机各通道绝对辐射定标系数。

所述多光谱相机各通道与高分辨相机间辐亮度关系模型的建立包括以下步骤：