[发明专利]一种以贝尔模板推扫模式成像的视频卫星在轨相对辐射定标方法

说明书

本发明公开了一种以贝尔模板推扫模式成像的视频卫星在轨相对辐射定标方法，包括：S1，重构贝尔模板；S2，基于视频卫星推扫模式成像的原始数据；S3，确定贝尔模板各波段相对辐射定标参考基准；S4，将贝尔模板各探元灰度分布映射到各波段相对辐射定标参考基准。S5，经过步骤S1‑S4完成了视频卫星贝尔模板载荷推扫成像模式下的相对辐射定标工作，获取了视频为贝尔模板各波段相对辐射校正参数，为后续贝尔模板原始图像的辐射校正提供输入。S6，贝尔模板相对辐射校正参数的应用。本发明适用于以贝尔模板推扫模式成像的视频卫星的在轨相对辐射定标，具有高频次、精度高、更便利、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及搭载贝尔模板类载荷的视频卫星在轨相对辐射定标方法，特别针对以贝尔模板推扫模式成像的一种视频卫星在轨相对辐射定标方法。

背景技术

在“高分辨率对地观测系统”等国家科技重大专项建设的推动下，通过在平台传感器研制、多星组网、地面数据处理等方面的创新，我国遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、数据质量大幅提升，为我国现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重要领域提供了信息服务和决策支持。随着各类遥感应用的深入，应用需求已从定期的静态普查向实时动态监测方向发展，利用卫星对全球热点区域和目标进行持续监测，获取动态信息已经成为迫切需求。而视频卫星可获得一定时间范围内目标的时序影像，具备了对运动目标的持续监视能力，成为近年来发展的热点。

常规线阵推扫式光学遥感卫星传感器通过在焦面铺设多条平行的覆盖不同光谱范围的线阵传感器，依次对相同目标瞬时成像，获取该目标不同波段上的信息，通过波段组合形成目标的彩色影像。对于搭载面阵载荷的视频卫星而言，若采用同类方法则需在卫星传感器焦面铺设多通道焦面，当面阵大小为4096×3072时，则至少需要在焦面铺设3个4096×3072大小的面阵探测器，同时需要三个面阵具备相同的光路条件。将会导致传感器体积重量大、研制成本高、生产工艺难度大，尤其数据量巨大，不利于航天视频对地观测的应用。为了减少传感器体积、重量、成本，降低载荷研制和生产工艺难度，减轻星上固存和数据传输的压力，视频卫星载荷一般采用探测器+滤光片的组合方式。在探测器前安置一个彩色滤光阵列(Color Filter Array，CFA)，通过彩色滤光阵列完成色彩信息筛选，该彩色滤光阵列通常采用贝尔模板(也称：Bayer模板)的方式，如我国的吉林一号视频卫星采用“RGGB”型Bayer模板(图1(a))和珠海一号视频卫星采用“GBRG”型Bayer模板(图1(b))。Bayer模板成像时每个探元位置只获取一种颜色，有效降低了传感器重量、体积，减少三分之二的数据量，完整的红绿蓝(RGB)彩色波段信息通过Bayer插值算法重建获得。

为解决传统视频卫星成像模式单一，地表覆盖范围较窄的问题，国内外大多视频卫星均具备多种成像模式，比如以凝视成像(图2所示)获取地表动态信息，以推扫成像模式(图3所示)拓展视频卫星单次成像范围，获取长条带、大范围成像数据，两种模式根据实际在轨应用需求，可灵活调整。

在轨相对辐射定标是保障卫星辐射质量的关键技术，是卫星在轨后地面处理系统中不可缺少的一环。但卫星在发射过程受发射震动和卫星在轨运行后温热、空间环境等物理环境剧烈变化的影响，以及卫星传感器探元存在随时间变化的衰减问题，使得卫星传感器在轨响应状态存在周期性复杂变化，导致视频卫星发射前实验室定标结果无法长期在轨应用，直接降低了卫星成像数据的质量，急需在轨辐射定标以提升图像质量。针对视频面阵凝视模式的在轨相对辐射定标已有相关研究，但对于视频面阵推扫模式的在轨相对辐射定标研究较少。且不同于视频面阵成像的在轨均匀场定标，也不同于线阵推扫式卫星的统计定标或偏航定标，面阵贝尔模块推扫成像模式为视频卫星在轨辐射定标带来挑战。因此，研究视频卫星面阵传感器的在轨辐射定标技术，尤其以面阵贝尔模板推扫模式成像的视频卫星的在轨辐射定标技术，提升卫星辐射质量，对保障视频卫星在动态观测领域的应用效果具有十分重要的意义。

发明内容