[发明专利]一种日盲紫外遥感相机绝对辐射定标系数在轨修正方法

摘要

本发明一种日盲紫外相机绝对辐射定标方程系数在轨修正方法，对相机进行实验室绝对辐射定标，得到相机绝对辐射定标系数和非均匀校正系数，相机在轨运行满足一定成像方式、地理位置、光照条件约束时，基于大气辐射传输模型计算的大气背景辐射值可以认为是真实背景辐亮度，根据实验室绝对辐射定标系数和图像局部灰度均值反演背景辐亮度，采用线性回归方法分析反演和真实辐亮度值，实现定标方程系数的在轨修正。本发明依据日盲紫外谱段大气背景辐射特性，可支持日盲紫外谱段遥感器高频次、业务化在轨绝对辐射定标，填补我国该谱段相机的在轨绝对辐射定标方法空白。

主权项

一种日盲紫外相机绝对辐射定标系数在轨修正方法，其特征在于步骤如下：(1)实验室辐射定标，获得绝对辐射定标方程和非均匀校正系数；111)相机绝对辐射定标调节相机光源辐亮度由小变大依次为L1,L2……LN,其中L1<L2<……<LN，对应的相机输出平均响应依次为其中得到一组实验室定标点序列，采用最小二乘法线性拟合得到：L＝KV+C,其中其中K和C为拟合系数，将相机输出平均响应依次代入上述方程计算辐亮度L值，并计算该相机平均响应下定标残差：ϵi=L-LiLi=KV‾i+C-LiLi;]]>依次检查每一点定标残差是否满足|εi|<5％，若不满足，则从定标点中剔除该定标点，否则保留该定标点，保留的定标点组成新的定标点序列，如果本次检查中出现剔除定标点，则对新的定标点序列重复最小二乘线性拟合与检查定标残差，直至本次检查中未出现剔除定标点，则本次最小二乘法线性拟合得到的方程为相机绝对辐射定标方程：L＝KV+C,其中拟合系数K和C为相机绝对辐射定标系数，分别表示增益和偏置，为定标点序列最小平均响应，为定标点序列最大平均响应，为相机线性响应范围；112)像元绝对辐射定标根据相机绝对辐射定标方法，对相机进行逐像元绝对辐射定标，得到相机各像元绝对辐射定标方程为：L＝ki,jvi,j+ci,j；其中vi,j表示像元(i,j)的响应，ki,j和ci,j表示像元(i,j)的增益和偏置；113)非均匀性校正非均匀校正系数计算公式为：Gi,j=ki,jK]]>Qi,j=-CK+Gi,j·ci,jki,j;]]>其中Gi,j和Qi,j为非均匀校正系数，即非均匀校正增益和非均匀校正偏移；(2)获取相机在轨成像参数，包括成像模式、成像时间T1、卫星轨道根数(a,e,i,Ω,ω,M0)和在轨图像；(3)判断相机在轨成像模式是否为星下点成像，若满足，则进入步骤(4)，否则跳回步骤(2)重新获取新的相机在轨成像参数；(4)根据成像时间T1和卫星轨道根数(a,e,i,Ω,ω,M0)计算获得卫星星下点地理纬度(5)判断T1时刻卫星是否位于中纬度地区，判据为：若满足判据条件，则进入步骤(6)，否则跳回步骤(2)重新获取新的相机在轨成像参数；(6)计算获得T1时刻卫星星下点太阳高度角hs其中，δ0表示太阳赤纬，φ表示为星下点纬度，为太阳时角；(7)判断T1时刻卫星是否满足光照条件，判据为：hs>20°；若满足判据条件，则进入步骤(8)，否则跳回步骤(2)重新获取新的相机在轨成像参数；(8)根据T1时刻卫星星下点纬度星下点太阳高度角hs，计算获得相机入瞳辐亮度(9)对在轨图像进行相对非均匀校正，校正公式为：Vi,j＝Gi,j×vi,j+Qi,j；vi,j为在轨图像校正前的响应值，Vi,j为在轨图像校正后的响应值；(10)根据相机地面分辨率a×b，计算获得可用于背景辐亮度反演的最大定标区域行数Na和列数Nb：Na=[50a]]]>Nb=[50b];]]>其中[·]表示取整；以非均匀校正后的在轨图像中心像素为中心，截取大小为Nrow×Ncol的矩形区域，Nrow、Ncol为正整数，取值范围分别是Nrow≤Na和Ncol≤Nb，计算获得截取定标区域内图像平均灰度值(11)判断图像平均灰度值是否位于响应线性范围，判据为：V‾min<VorbitT<V‾max,]]>若满足判据条件，则根据相机绝对辐射定标系数K和C，反演入瞳辐亮度LcalibrationT=(VorbitT-C)/K;]]>否则跳回步骤(2)重新获取新的相机在轨成像参数；(12)改变观测时刻依次为T1,T2,…Tm，m为大于2的正整数，按照步骤(3)～步骤(8)计算相机入瞳辐亮度序列根据相机对应的绝对辐射定标系数和图像平均响应其中按照步骤(9)～步骤(11)反演入瞳辐亮度序列采用最小二乘法线性拟合得到一元线性回归方程系数Korbit与Corbit：Lorbit＝KorbitLcalibration+Corbit；(13)利用步骤(12)求得的一元线性回归方程系数对步骤(1)得到的相机绝对辐射定标方程进行修正，得到修正后的绝对辐射定标方程为：L＝KorbitKV+KorbitC+Corbit；其中KorbitK为增益，KorbitC+Corbit为偏置。