[发明专利]一种基于月球的卫星光学遥感器辐射定标方法

说明书

本发明提出一种基于月球的卫星光学遥感器辐射定标方法，包括步骤：对月球图像进行暗电流扣除、平场校正等预处理，提取月球总灰度值和总像素数；利用ROLO月球辐射模型计算相应月球观测条件的等效圆盘反射率；计算M³反射率图像月球正面区域的平均反射率并平滑和重采样处理；利用M³月球图像平均反射率对ROLO模型值进行平滑处理；对平滑后的ROLO模型值进行插值与重采样处理，建立对月观测图像和平滑模型值间的拟合关系，获得绝对辐射定标系数。本发明充分利用了月球作为辐射定标源没有大气干扰且稳定的良好特性，极大程度上节省了卫星光学遥感器在轨辐射定标的人力物力。

技术领域

本发明涉及一种卫星光学遥感器的在轨辐射定标方法，属于遥感卫星定标技术领域。

背景技术

光学遥感卫星在轨运行期间会受到各种辐射和电磁的干扰，卫星载荷器件会发生老化。定量遥感应用对遥感数据产品的高精度和稳定性提出了严格要求，需要通过在轨辐射定标的方式对卫星载荷的辐射响应进行高频次、高精度标定。目前常用的在轨绝对辐射定标主要有星上定标和场地定标两种，他们都存在一些弊端：1)星上定标有卫星内定标和卫星外定标；其中卫星内定标利用钨丝灯作为定标源，但是定标灯光谱与太阳光谱差别较大，导致光谱匹配不确定度很大；卫星外定标利用太阳为辐射源，但是漫反射板长期暴露在强辐射的外太空会发生老化，影响定标精度；2)场地定标是在卫星过境时同步测量地面定标场的反射率，该方法受大气影响，且对于长期高频次定标来说这种定标方式人力物力成本高。

月球作为卫星在轨定标的辐射源，与其他定标方式相比有诸多优势：①月球没有大气，为卫星提供了一个不受大气干扰的定标源；②月表具有长期稳定、光滑的反射率光谱；③月球的辐射能量处于大多数载荷的动态响应范围内；④月球周围为黑空背景，月球图像亮度边界清晰，对比度高，能很好反映辐射定标中暗电流、平场、读出噪声等定标参数，这些也往往是对地观测无法获得的；⑤月球定标成本低，每月都有相似的观测几何条件，适合高频次定期开展定标。

1996年美国地质调查局(USGS)启动了月球自动观测计划(ROLO)，基于地基望远镜收集了6年(1997～2003)从近月食到满月的月球辐亮度图像，建立了月球辐射模型，可以提供350nm～2500nm共32个波段的月球光谱。2008年印度的月船一号搭载的月球矿物制图仪(M³)对月球进行了多周期观测，涵盖85个波段，不受大气的衰减影响，更能反应真实的整个月球光谱。这些长期、大量观测为月球定标提供了模型和数据支持。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于月球的卫星光学遥感器辐射定标方法，在不采用星上定标设备、不需要野外场地定标、无需考虑天气因素和大气影响的前提下，利用M³月球图像平均反射率光滑ROLO模型值，为卫星提供高频次、高精度的绝对辐射定标。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于月球的卫星光学遥感器辐射定标方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1，选择[-90°，90°]月相角范围的月球图像进行暗电流扣除、平场校正预处理，提取月球总灰度值T_DN和总像素数T_pixel；

步骤2，根据对月观测几何条件，利用ROLO月球辐射模型计算标准距离下的等效圆盘反射率A_ROLO；

步骤3，计算月球矿物质绘图仪M³的反射率图像月球正面区域均值，采取三次样条插值法平滑处理得到M³月球正面图像的平均反射率