[发明专利]一种基于卫星姿态调整的面阵相机在轨相对辐射定标方法

说明书

一种基于卫星姿态调整的面阵相机在轨相对辐射定标方法，卫星进行姿态调整对地成像前，需要对卫星的焦平面的CCD成像参数设置一致；选取地面均匀暗目标，该均匀按目标能够被卫星成像多行覆盖；满足均匀暗目标能够被卫星成像多行覆盖的条件下，调整卫星到正常姿态，得到均匀暗目标的图像，统计该图像DN值，取平均DN值作为系统暗信号；卫星进行姿态调整，使得卫星CCD面阵长边方向与卫星飞行方向一致后对地成像，得到地面图像，卫星回到卫星正常姿态；对地面图像进行图像处理，对处理后的图像进行在轨相对定标，根据卫星运行和面阵光学相机的响应一致性，动态获取相对辐射定标系数，保证在轨相对定标精度。

技术领域

本发明涉及一种基于卫星姿态调整的面阵相机在轨相对辐射定标方法，属于辐射定标技术领域。

背景技术

成像型光学相机在卫星发射前会在地面进行定标，但它们入轨后必须进行重定标，以消除定标系数的漂移、粒子污染等造成的成像性能下降。由于这些定标变化或多或少独立于探测元之间，因此在轨相对定标是必要的。相对定标顾名思义就是不需要绝对辐射量值的传递或校准，而只是关注光电成像/探测系统各通道的探测器之间以及阵列探测器像元之间的辐射响应性能差异以及如何消除这类差异。成像型光学相机的焦面组件一般需要拼接，这就造成成像探测器片与片之间响应存在差异，加之成像探测器本身的像元差异以及拼接的狭缝，都会对最终成像产生影响，具体表现为面阵光学相机对大面积均匀目标成像时图像输出并不均匀而是存在明显偏亮或偏暗的条纹。

面阵相机进行相对定标可以确定面阵相机输出特性之间的关系，如像元间均匀性，响应非线性等，再通过图像反演进而消除图像噪声，改善成像效果。

在实验室里，产生一个均匀面光场比较简单(积分球光源或大的漫反射板)，但对在轨面阵光学相机拍摄一个均匀地物十分困难，这是因为地面上一个典型的成像区域(数十到上百公里)很难有众多辐射特性一致的均匀目标。深空是一个好的均匀场，但仅仅适合于测量偏置水平，计算相对增益需要有一定的辐亮度。在太阳光照区，海洋是较理想的均匀场但亮度不足，不能很好地对设备的整个动态范围进行定标。在北非有许多相对均匀的沙漠目标，但对大多数光学相机在轨相对定标来说面积又不足够大。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于卫星姿态调整的面阵相机在轨相对辐射定标方法，该方法结合卫星姿态调整、对地面均匀场景成像和优化的相对定标算法的优势，根据卫星运行和面阵成像面阵光学相机的响应一致性，动态获取相对辐射定标系数，保证在轨相对定标精度；

本发明解决的技术方案为：一种基于卫星姿态调整的面阵相机在轨相对辐射定标方法，步骤如下：

1)卫星进行姿态调整对地成像前，需要对卫星的面阵探测器成像参数设置一致；

2)选取地面均匀暗目标，该均匀暗目标能够被卫星成像多行覆盖，具体优选方案为：卫星面阵相机单次对地面成像时，一次成像的区域大小相当于卫星面阵相机探测器有效尺寸在地面投影面积的大小，选取地面均匀的暗目标区域，对该区域成像，一般选取平静的湖水或海面，选取拍摄的区域能够覆盖卫星单次对地面成像时的区域大小。

3)满足均匀暗目标能够被卫星成像多行覆盖的条件下，卫星进行姿态调整，通过姿态控制使卫星偏航角从0°转到90°，使得卫星面阵探测器长边方向与卫星飞行方向一致，，对地成像，得到均匀暗目标的图像，统计该图像DN值(灰度值)，取平均DN值作为系统暗信号(DN)^-_Sdark；

4)卫星保持偏航角90°的姿态，卫星面阵探测器长边方向与卫星飞行方向一致，在该条件下，对地成像，得到地面图像；通过姿态控制使卫星偏航角从90°回到0°，即回到卫星正常姿态；

5)对步骤4)得到的地面图像进行图像处理，使得同一地物近似在同一水平线上；