[发明专利]一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法

说明书

本发明提出一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法，通过分析传感器光电信号处理过程，获取成像DN值和入瞳辐亮度、增益、行转移时间、积分基数的定量关系公式，并基于拟合的方法得到定量关系公式中的常量，最终可以求解出任意行转移时间、积分级数、增益的实验室绝对辐射系数。本发明所述方法能够基于少量成像参数组合拍摄的数据来计算得到任意成像参数组合下的实验室绝对定标辐射系数。相比于传统计算方法，大大减少了地面段辐射实验过程中对成像组合的依赖，可以有效减少辐射实验的操作成本和数据存储成本。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，特别是涉及一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法。

背景技术

绝对辐射系数表征遥感器记录的数字信号与入瞳辐亮度之间的对应关系，在遥感卫星发射之前，必须对卫星相机的传感器进行实验室绝对辐射定标，解算出表征传感器图像的DN值与来自标准辐射源的入瞳辐亮度之间关系的定量实验室绝对辐射系数，为卫星相机拍摄地面成像时选择TDICCD传感器的积分级数和增益提供依据。常用计算实验室绝对辐射定标系数的方法是在固定的行转移时间下，不同的积分级数和增益组合下，以不同辐亮度获取图像的DN均值为横坐标，辐亮度为纵坐标，利用最小二乘法进行线性拟合，得到拟合的斜率和截距作为传感器在当前行转移时间下、当前积分级数和增益组合下的实验室绝对辐射系数。随后在固定积分级数和增益组合下，以行转移时间作为变化量，获取不同行转移时间下同种积分级数和增益组合的图像，来拟合行转移时间和实验室绝对辐射系数的关系。最终可以获取到任意行转移时间、任意积分级数和增益组合下的绝对辐射系数。

上述方法对实验室辐射定标实验的成像参数组合数量要求高，需要覆盖到各个成像参数组合。本发明所述一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法旨在减小地面发射前的辐射定标实验对成像参数组合数量的依赖，基于TDICCD传感器光电信号处理原理提出了一种基于公式和拟合的实验室绝对辐射系数解算方法。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中的问题，提出了一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种TDICCD传感器图像的实验室绝对辐射系数解算方法，所述方法具体为：通过分析TDICCD传感器的光电信号处理原理，推导出传感器记录的DN值与入瞳辐亮度和成像参数中的辐亮度、行转移时间、增益、积分级数的定量关系公式，同时利用少量辐射实验数据拟合的方式求得定量关系公式中的常量，最终可以求解出任意行转移时间、积分级数、增益的实验室绝对辐射系数。

进一步地，对TDICCD传感器光电信号处理模型进行建模，建立DN值和入瞳辐亮度和各成像参数的定量关系公式；

当光线照射到传感器的焦平面上，传感器将光信号转换为电信号，输出模拟电压信号，模拟电压信号经过相关双采样处理后获得有效的模拟电压信号，将有效的模拟电压信号值与钳位电压值经过减法器相减后的结果经过增益放大器被放大后，通过模数转换器进行模数转换，最后输出数字信号。

进一步地，传感器焦平面处的辐照量为：

式中L为传感器的入瞳辐亮度，F为光学系统的相对孔径，τ₀为光学系统的总透射率，T为传感器的行转移时间。

进一步地，经过光电转换后的输出模拟电压为：

式中S为传感器的积分级数，μ_cce为传感器的电荷转换因子，λ为波长，η为量子效率，A为像元面积，h为普朗克常数，c为光速。

进一步地，经过减法器后的电压值为：

V＝V_s-V_set(3)

式中V_set为可设定的动态钳位电压值。