[发明专利]一种成像光谱仪波段PRNU特性校正方法、系统及设备

权利要求书

1.一种成像光谱仪波段PRNU特性校正方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1)设置成像光谱仪工作模式和CCD制冷温度，待温度稳定后，调整光源波长为光谱仪工作起始波长；调整光源光强，分别获取不同等级的光强为时的椭圆光斑图像，针对每个光强，调整光源相对于CCD成像面位移，根据光谱弯曲曲线，依次覆盖所有空间维像元；首先获取在光强为时，椭圆光斑覆盖区域内尺寸为M行、N列的灰度值矩阵，即响应灰度值矩阵A₁，A₂，A₃，…，A_h，每个矩阵的形式为：

S2)矩阵A₁，A₂，A₃，…，A_h组成的矩阵覆盖整个CCD成像有效区域，其中包含了h组椭圆光斑图像数据，针对每个光斑依据事先设定的光强拟合方法进行数据拟合，根据拟合结果计算得到每个像元对应的响应值F(i，j)；

S3)调整光源光强为重复上述步骤，得到不同光强下每个像元的响应值F₂(i，j)、F₃(i，j)、…、F_k(i，j)，组成矩阵Λ_c(i，j)：

得到线性方程组：

A₁(i，j)＝c₁(i，j)F₁(i，j)+c₂(i，j)

A₂(i，j)＝c₁(i，j)F₂(i，j)+c₂(i，j)

……

A_k(i，j)＝c₁(i，j)F_k(i，j)+c₂(i，j) (18)

写成矩阵形式：

令：

有：

使用最小二乘法算出校正系数c₁(i，j)和c₂(i，j)：

S4)根据校正系数c₁(i，j)和c₂(i，j)，针对该像元(i，j)，对获取的图像数据的响应灰度值DN(i，j，t)进行校正，校正公式如下：

其中，S2中事先设定的光强拟合方法包括以下步骤：

设普通激光器出射光斑能量呈高斯分布，光斑能量在其中心处最强，呈圆形向外扩散，且能量逐渐衰弱，则成像光斑的能量概率密度函数W(x)，可表示为高斯函数形式，即

其中，x，y，为在水平和垂直方向的像元位置，为光斑中心点光强，μ＝(μ₁，μ₁)为光斑在水平和垂直方向上能量分布的平均值，为它决定了光斑衰减速度和照射范围，∑为协方差矩阵，此处为二阶矩阵，描述各维度变量之间的相关度，即：

在数据处理时，将CCD获取的光斑图像中的像素点DN值，当做二维高斯函数的左值，像素位置当做公式(1)中的(x，y)，如第i行、第j列处的像素值DN(i，j)；

将公式(1)的的协方差矩阵设为一个元素，即：

此时，将光斑图像的旋转角度设为θ，即将公式(3)中的IOJ坐标系进行坐标转换为XOY坐标系，求解后得到转换公式为：

i＝x·cosθ+y·sinθ (4)

j＝y·cosθ-x·sinθ (5)

将公式(4，5)带入公式(3)即可得到拟合模型：

根据拟合模型，选取光斑图像上的若干个点，组成数组矩阵，使用最小二乘法求取最优解，即可得到模型中的参数：I₀，σ₁，σ₂，ρ，θ，μ₁，μ₂。