[发明专利]一种地球同步轨道面阵相机在轨相对辐射定标方法

说明书

本发明涉及一种地球同步轨道面阵相机在轨相对辐射定标方法，S1、地球同步轨道面阵相机在轨相对辐射定标以每半年为一个周期；S2、一个周期内平均分成6个月，每月按云量从低到高顺序选择图像，作为统计样本参与定标系数的计算；S3、统计出每个像元的灰度分布情况，并剔除0值和饱和灰度值的影响；S4、将所有像元整体的灰度分布作为各像元灰度分布预期值，绘制预期灰度分布曲线；S5、确认高值区、中值区和低值区的实际范围；S6、对每个像元，按照高值区、中值区和低值区的顺序将其灰度分布与预期的灰度分布数据进行拟合，获得各像元高值区、中值区和低值区的相对辐射定标系数，该相对辐射定标系数用于在轨数据的相对辐射校正。

技术领域

本发明属于遥感卫星性能测试评价领域，涉及一种高分四号卫星面阵相机在轨相对辐射定标方法。

背景技术

相对辐射定标是利用高精度的辐射定标基准标定成像系统的误差，确定每个探元及探元之间的响应关系，因此辐射定标基准的准确性直接影响相对辐射定标精度。现有的遥感相对辐射定标的方法包括：卫星发射前利用积分球的实验室定标法，由于卫星发射后辐射特性会发生变化，这种方法只在轨初期采用。红外遥感一般会配备星上定标装置，发射后可以基于星上定标灯或漫反射板开展星上定标，星上没有定标装置的，可以通过基于地面均匀场的在轨场地定标、90°偏航定标或者利用卫星在轨统计定标来实现相对辐射定标。上述这些方法在太阳同步轨道的线阵成像卫星是适用的。

如果是涉及到地球同步轨道面阵成像卫星，在轨相对辐射定标情况会有所不同。例如2015年底发射的高分四号卫星，是当时世界上分辨率最高的地球同步轨道卫星，分辨率50m，采用面阵遥感方式成像，面阵像元数量10240*10240。在轨初期采用实验室定标系数，由于缺乏有效的在轨相对辐射定标替代方法，至今已经超过4年没有更新。由于遥感器在轨状态会逐渐与发射前的实验室状态发生偏离，时间越长差异可能越大，因此研究合理的在轨相对辐射定标系数替代实验室定标系数的需求越来越迫切。

根据太阳同步轨道卫星的经验，基于在轨数据统计的定标方法需要每个像元有十万乃至百万以上的采样记录，从而获得较为全面的地物代表性。太阳同步轨道的线阵成像满足这个要求比较容易，以高分二号全色通道为例，每景图像有2.7万行，4景图像就可以满足十万次采样的数量要求。但高分四号这样的地球同步轨道卫星不能推扫，每次所有像元同时成像，因此采样次数等同于图像的景数。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决了高分四号这一类地球同步轨道卫星缺乏在轨相对辐射定标系数生成手段、长期依赖发射前实验室定标数据的难题。

本发明解决技术的方案是：一种地球同步轨道面阵相机在轨相对辐射定标方法，通过下述方式实现：

S1、根据一年内地表反射的辐射强度变化规律，地球同步轨道面阵相机在轨相对辐射定标以每半年为一个周期分成两个统计时段；

S2、一个周期内平均分成6个月，每月按云量从低到高顺序选择图像，作为统计样本参与定标系数的计算，凝视成像序列多景的情况只计1景；选择的图像数量根据每个像元预设的灰度采样数量确定；

S3、对地球同步轨道面阵相机在轨图像样本逐像元进行灰度统计，统计出每个像元的灰度分布情况，并剔除0值和饱和灰度值的影响；

S4、将所有像元整体的灰度分布作为各像元灰度分布预期值，绘制预期灰度分布曲线；

S5、根据图像的量化位数，指定三个灰度作分别作为高值区、中值区和低值区中心的初值进行聚类，聚类后，确认高值区、中值区和低值区的实际范围；

S6、对每个像元，按照高值区、中值区和低值区的顺序将其灰度分布与预期的灰度分布数据进行拟合，获得各像元高值区、中值区和低值区的相对辐射定标系数，该相对辐射定标系数用于在轨数据的相对辐射校正。

优选的，S1中参与统计的在轨图像样本以每年冬至日和夏至日为界，分为两个半年长度的统计时段。