[发明专利]一种无人机非制冷型热像仪测温结果漂移去除方法

说明书

本发明公开了一种无人机非制冷型热像仪测温结果漂移去除方法，属于无人机热红外遥感技术领域。本发明包括：提取目标范围的采集图像并从中选取一景图像作为参考图像，计算所提取图像的DN值频数分布直方图，求得其“代表DN值”，以及计算各图像与参考图像的“代表DN值”之差；从图像中取出该差值以获取初步去除温度漂移之后的热红外图像，并保存为指定格式；利用拼图软件拼接各景校正后的图像并进行波段运算，获取飞行目标区域的热红外亮温图像，结合地面仪器的亮温观测数据和辐射传输模拟，可实现温度漂移的完全去除。本发明克服了传统方法野外布设多个参考温度板进行温度漂移粗校正的缺陷，极大地提高了人员野外作业效率。

技术领域

本发明涉及无人机热红外遥感领域，具体涉及一种无人机非制冷型热像仪测温结果漂移去除方法。

背景技术

无人机热红外遥感是获取高时间、高空间分辨率地表温度数据的一种重要技术手段。高精度的地表温度数据将为地表蒸散发、作物水分胁迫监测、作物估产等应用领域提供有力的数据支撑。

由于受到无人机载重能力、能耗、作业成本等条件的限制，目前广泛使用的各类无人机载热像仪基本都是非制冷型热像仪，即在飞行过程中，此类热像仪机身不能维持一个稳定的温度；但稳定的仪器温度对最终获取精确的地表温度是十分重要的。然而，在实际的野外作业任务中，无人机热像仪往往会受到飞行中的风、光照、环境温度等因素的影响，导致其机身温度发生改变；即使多数热像仪带有自动校正功能，但是这种校正能力有限，不能很好地消除由于外界条件变化所导致的测温结果漂移(视觉上会导致拼接后的温度图像出现异常的明暗变化)，这会使得获取的亮温数据产生很大误差，从而无法获取精确的地表温度，制约了数据的进一步应用。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的广泛存在于无人机非制冷型热像仪测温结果漂移问题，提供一种漂移去除方法，从而获得可靠的亮温数据。

本发明提供一种无人机非制冷型热像仪测温结果漂移去除方法，包括下列步骤：

步骤1：提取无人机在飞行目标区域的热红外图像的采集图像序列；

步骤2：对采集图像序列进行初步校正处理：

根据指定的DN(digital number)值(数字值，即像素值)阈值，获取采集图像序列中每幅图像的DN值频数分布直方图；查找DN值频数分布直方图中高度最高的条形图对应的区间，将该区间的所有像元(即该区间以内和该区间的区间端点所对应的像元)的平均DN值作为各幅图像的“代表DN值”；

从提取的采集图像序列中选取一幅参考图像，对于采集图像序列的所有非参考图像，计算各图像与参考图像之间的“代表DN值”的差值，并作为各图像与参考图像之间的温度漂移值；即以DN值对图像与参考图像之间的温度漂移值进行量化；

对所有非参考图像，将各图像的DN值矩阵减去该温度漂移值得到各图像校正后的DN值矩阵，并将参考图像的DN值矩阵直接作为校正后的DN值矩阵，从而将各图像的温度漂移水平归一化到参考图像的水平，以使得各图像与参考图像具有相同的温度漂移水平；

提取采集图像序列的EXIF(exchangeable image file format)数据，并基于各图像校正后的DN值矩阵，得到初步校正处理后的图像序列，即得到初步校正后的热红外图像序列，其保留了原始拍摄装置的EXIF数据；

步骤3：基于拼图软件对初步校正后的各幅图像进行拼接，并进行波段运算处理，将校正后的DN值转换为亮温值，得到无人机在飞行目标区域飞行目标区域的完整热红外亮温图像；

步骤4：利用地面实测温度数据并将其模拟到无人机飞行高度后，对拼接后的完整热红外图像进行第二次校正处理，以去除参考图像的温度漂移值，从而获得充分去除温度漂移后的完整的飞行目标区域的热红外亮温图像。