[发明专利]一种小面元黑体扩束定标方法及系统

说明书

本发明公开了一种小面元黑体扩束定标方法，包括：通过红外光束扩散单元，将小面元黑体发射的红外辐射光束扩散至完全覆盖红外探测器的焦平面；通过小面元黑体辐射源的光学扩束，实现对大面积的红外探测器的辐射定标；确定红外光束扩散单元的衰减系数后，确定准确的辐射亮度。小面元黑体扩束定标系统，包括位于探测器焦平面前方的小面元黑体，以及位于小面元黑体与探测器焦平面之间的红外光束扩散单元。本发明提供了一种小面元黑体定标方法；本发明通过红外光束扩散单元，实现使用较小的黑体来为大面元的红外相机做定标的目的，本发明可实现定标黑体装置的小型化，能够在保证定标精度的前提下，减少定标装置的体积和重量，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种红外遥感探测器的定标方法及系统，尤其涉及一种小面元黑体扩束定标方法及系统，属于遥感技术领域。

背景技术

辐射定标是指对辐射测量仪器的输出数据进行校准，通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系。

传统的黑体定标方案是用一个全口径的面元黑体提供已知的入射通量，测出辐射计探测器对此通量的响应信号。在测得响应率值后，依据它对未知源所发出信号的测量，推算未知入射通量之值。这种方案黑体的尺寸要不小于焦平面的尺寸。对于大面阵的探测器，定标装置的尺寸也随之而增加。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种小面元黑体扩束定标方法及系统。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种小面元黑体扩束定标方法，可以解决在保证定标精度的前提下，红外遥感器定标装置小型化的问题。包括以下步骤：

步骤一、红外光束扩散；通过红外光束扩散单元，将小面元黑体发射的红外辐射光束扩散至完全覆盖红外探测器的焦平面；通过小面元黑体辐射源的光学扩束，实现对大面积的红外探测器的辐射定标，同时小面元黑体辐射的通量密度在扩束的过程中发生衰减；

步骤二、计算红外光束扩散单元的衰减系数；根据小面元黑体辐射响应斜率以及全尺寸黑体辐射响应斜率计算得到红外光束扩散单元的衰减系数；

步骤三、确定红外光束扩散单元的衰减系数后，每次红外探测器执行定标任务的时候，通过如下公式确定准确的辐射亮度：

a＝A*(L5-L6)/(DN5-DN6)，

b＝L5-DN5*a，

Lx＝DNx*a+b，

其中，a为小面元黑体辐射响应斜率；b为小面元黑体辐射的定标系数；A为红外光束扩散单元的衰减系数，L5和L6是执行定标任务时的高低温黑体辐射亮度，DN5，DN6是相应的红外相机输出的DN值，DNx是任意观测时刻相机输出的DN值，Lx是定标之后的辐射亮度，完成对小面元黑体扩束的定标。

进一步地，步骤二中计算红外光束扩散单元的衰减系数方法包括：

S1、根据小面元黑体表面的辐射亮度及扩束后的辐射亮度计算小面元黑体辐射响应斜率；

S2、根据全尺寸黑体表面的辐射亮度计算全尺寸黑体辐射响应斜率；

S3、根据探测器辐射响应斜率不变原理计算红外光束扩散单元的衰减系数。

进一步地，小面元黑体辐射响应斜率计算方法为：

S1、设定小面元黑体温度为T1，根据普朗克公式，计算得到小面元黑体表面的辐射亮度为L1＝e*Plank(T1)；

其中Plank(T1)是普朗克黑体辐射公式，e是黑体表面发射率；

S2、经过光束扩散单元发生扩束后,照射到焦平面的辐射亮度为L1’，L1’＝L1*A，其中A为红外光束扩散单元的衰减系数；