[发明专利]渐进式在轨推扫式中短波红外成像光谱仪暗背景去除方法

说明书

本发明公开了一种渐进式在轨推扫式中短波红外成像光谱仪暗背景去除方法，该方法步骤如下：(1)实验室内采集仪器所有可能的工作环境温度下所有积分时间的全幅暗背景数据；(2)根据实验室内获取的全幅暗背景数据计算校正系数矩阵；(3)结合在轨采集的全幅暗背景数据更新校正数矩阵；(4)在轨成像数据暗背景扣除。本发明的方法以扫式中短波红外成像光谱仪暗背景产生机理为基础，充分考虑了数据的完备性和仪器在轨运行时的衰减，是一种可持续的、准确性好的在轨推扫式中短波红外成像光谱仪数据暗背景去除方法。

技术领域

本发明涉及深空探测技术领域，特别是涉及一种渐进式的基于仪器暗像元和红外焦平面各个探测单元对背景热辐射响应的相关性和光谱响应的变化，对在轨中短波红外成像光谱仪数据进行暗背景去除的方法。

背景技术

线阵推扫式中短波红外成像光谱仪是当前最流行的中短波红外高光谱传感器之一。其结构特点是，红外焦平面的每一行对应一个波段，每一行有一定数量(一般是数百)的探测单元，随着成像光谱仪的运动，以行为单位获取热红外高光谱遥感图像。碲镉汞、铟镓砷等材料制成的探测器是波红外焦平面是的主要探测器。受红外探测本身特性影响，当红外成像光谱仪无光入射时，探测器暗电流与光学系统内部热辐射也会导致红外焦平面依然存在响应值，形成暗背景值。同样，在中短波红外成像光谱仪成像时，该暗背景值和成像目标的信号值会一同被红外焦平面记录并读出。仪器的原始成像数据包含了成像期间同时形成的暗背景值，并且改暗背景值是未知的。因此，要获取成像目标的真实信号值，必须通过一定的方式方法去除暗背景。

由于每个像元的暗背景是在像元感光时同时形成的，在成像过程中难以将同时测量暗背景和像元信号值。目前，暗背景的去除方法多是用邻近时间的暗背景数据代替或结合辅助数据估算成像时间每个像元的暗背景。中短波红外高光谱遥感的辐射主要来源还是地物反射太阳入射能量，在地基或空基中短波红外成像光谱仪获取数据过程中，一般采用事先遮住光路，记录全幅暗数据作为暗背景数据，用于去除成像数据中的暗背景。对于星载中短波红外成像光谱仪来说，由于成像时间较长，在这个过程中仪器内部热环境发生变化，导致暗背景发生变化。因此，事先遮住光路测量的暗背景数据很可能不能完全反映仪器成像过程中的暗背景真值。对于星载中短波成像光谱仪，一般将红外焦平面的一部分遮挡，用于监测暗背景的变化，这些像元的数据可用于恢复成像像元的暗背景。该方法是基于不同像元对背景辐射响应的相关建立的暗背景估算经验模型。在使用该方法时，数据的完备性会影响经验模型的精度。同时，由于仪器随时间会发生老化，尤其是在光谱响应方面会发生变化，导致有的经验模型误差进一步增大。

发明内容

针对现有的技术空白和缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于暗区像元的、可持续的、准确性好的在轨推扫式中短波红外成像光谱仪数据暗背景去除方法。本发明具体采用的技术方案如下：

渐进式在轨推扫式中短波红外成像光谱仪暗背景去除方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)实验室内采集仪器所有可能的工作环境温度下所有积分时间的全幅暗背景数据；

(2)根据实验室内获取的全幅暗背景数据计算校正系数矩阵；

(3)结合在轨采集的全幅暗背景数据更新校正数矩阵；

(4)在轨成像数据暗背景扣除。

作为优选，所述(1)中，所述的一种基于暗像元的推扫式短波红外成像光谱仪暗背景去除方法，其特征在于所述步骤(1)中仪器在空间维上应设置用于专门用于采集暗背景的暗区像元，每个波段至少有3个及以上的暗区像元。

作为优选，所述(2)中，所述的一种基于暗像元的推扫式短波红外成像光谱仪暗背景去除方法，其特征在于所述步骤(2)中某一积分时间校正系数矩阵的计算方法为

{C_i}＝regress(D_ref,k,D_img,i,k,t)