[发明专利]一种基于像素内灵敏度模型的恒星能量提取方法

说明书

本发明公开一种基于像素内灵敏度模型的恒星能量提取方法，该方法步骤如下：(1)根据多帧图像重建仪器背景图，去除仪器背景对目标成像的影响；(2)用二维高斯函数拟合恒星目标的能量，得到目标的能量分布权重函数，将每个像元分成m×m亚像元，这里可以取5≤m≤20，并按照权重函数重新分配目标能量至亚像元中；(3)建立指数型像素内灵敏度模型，得到每个亚像元的像素内灵敏度值；(4)将再分配后的目标响应与建立的像素内灵敏度模型反卷积，反推出像素响应值；(5)根据孔径测光法求得恒星能量。本发明能够有效地降低像素内灵敏度对恒星能量提取稳定度和精度产生的误差，对提高大口径遥感相机在轨恒星定标的精度具有重要意义。

技术领域

本发明属于空间卫星辐射定标技术领域，尤其涉及一种基于像素内灵敏度模型的恒星能量提取方法。

背景技术

基于恒星的定标方式具有辐射传输链路简单，可实现全谱段定标和多遥感器定标数据共享等特点，相比传统定标方式更加稳定，更适合作为长期在轨运行的大口径大面阵遥感卫星主要的在轨定标方式(非专利参考文献1)，而恒星能量提取的高稳定度和高精度是实现高精度恒星定标的重要因素。

由于系统限制，小于探测器瞬时视场角的点目标为欠采样成像，能量集中在单像素内。由于焦平面阵列的像素内灵敏度(Intro-pixel Sensitivity:IPS)的不均匀性，当点目标偏离瞬时视场中心时，探测器接收的辐射功率发生变化，影响能量的计算稳定度和精度(非专利参考文献2和3)。而目前对IPS的研究大多是对IPS的实验室测试和物理模型仿真，对IPS建立数学模型并应用的例子较少。目前对IPS建立的数学模型主要分为阶跃函数模型(非专利参考文献4)、二维高斯函数模型、连续分段多项式函数模型(非专利参考文献5)。阶跃函数模型无法准确地表示IPS；二维高斯函数模型和连续分段多项式函数模型的参数较多，模型复杂，计算耗时较长。

综上，针对IPS对点目标成像产生较大误差的问题，迫切需要提出一种基于IPS模型的恒星能量提取方法。

非专利参考文献1:Chen Xuan,Qi Wenwen,Xu Peng.Research on radiativetransfer chain for proper satellite radiometric calibration[J].Chinese SpaceScience and Technology(陈轩,齐文雯,徐鹏.基准星辐射定标的辐射传递链路研究[J].中国空间科学技术)，2018,38(02):40-46.

非专利参考文献2：Lauer T R.The Photometry of Undersampled Point-SpreadFunctions[J].Publications of the Astronomical Society of the Pacific,1999,111(765):1434-1443.

非专利参考文献3：Anderson J,King I R.Toward High-Precision Astrometrywith WFPC2.I.Deriving an Accurate Point-Spread Function[J].Publications ofthe Astronomical Society of the Pacific,2000,112(776):1360-1382.

非专利参考文献4：Hu ZY,Su XF,Li XY,et al.A method for thecharacterization of intra-pixel response of infrared sensor[J].Optical andQuantum Electronics,2019,51(3):74

非专利参考文献5：Bryson ST,Tenenbaum P,Jenkins JM,et al.The KeplerPixel Response Function[J].Astrophysical Journal Letters,2010,713(2):L97-L102.