[发明专利]一种求辐射校正系数的方法

摘要

一种求辐射校正系数的方法，属红外图像处理技术领域。先在原始图像上找出与地面地物定标点相匹配的像元，并记录下像元的位置；然后用实验室辐射校正系数对原始图像进行辐射校正，再对辐射校正后的图像进行大气校正；将地面地物定标点和上述处理过后的图像上的匹配像元的辐射亮度值组成数据对，再将不同地物的数据对进行线性拟合，得到该波段的斜率和截距，最后和实验室辐射校正系数里对应点值的斜率和截距进行计算得到新的斜率和截距，即新的辐射校正系数。此方法能解决实验室绝对辐射定标系数的不足，用该辐射校正系数处理后的图像和绝对辐射定标系数处理后的图像相比，前者较能接近地物的实际光谱曲线，同时能够节省求辐射校正系数所用的时间。

主权项

1.一种求辐射校正系数的方法，通过计算机对积分球定标数据进行数据读入、分析及计算处理，基于绝对辐射定标系数，结合实际地物辐射亮度值，求得改进后的辐射校正系数，该方法步骤如下：(1)由计算机对积分球定标数据按波段读入像元的DN值和积分球辐射亮度值，积分球定标数据的每个像元DN值记为DN0(i,j)，积分球辐射亮度值记为L0(j)，其中i为像元号，j为波段号，DN0表示探测器像元数字化输出数值，L0为积分球辐亮度值，由于红外成像系统是线性的，所以采用实验室线性绝对辐射定标公式求出探测器的像元的数字化输出数值：DN0(i,j)＝k0(i,j)*L0(j)，其中k0(i,j)记为在波段为j、像元为i的辐射校正系数；(2)由计算机读取原始图像数据和辐射校正系数数据，获取原始图像数据的每个波段的像元DN值DN₁(i,j)，将DN₁(i,j)代入辐射校正公式，求得原始图像经辐射校正后的每个像元的辐射亮度值，记为L₁(i,j)，辐射校正公式为：(3)遥感所利用的各种辐射能均要与地球大气层发生相互作用‑或散射、或吸收，而使能量衰减，并使光谱分布发生变化，大气的衰减作用对不同波长的光是有选择性的，因而大气对不同波段的图像是不同的，因此要对辐射校正的图像消除这些大气影响的处理，选用经验线性法求出地表反射率，用ASD光谱仪分别测地物为水体和水泥堤坝的DN值和地表反射Ref，这里水体示为暗目标，水泥堤坝示为亮目标，测量出的DN值和反射率Ref按波段存储，暗目标的DN值和反射率Ref为DNl(j)和Refl(j)，亮目标的DN值和反射率Ref为DNh(j)和Refh(j)，通过线性回归技术使每个波段的DN值转换为反射率，由计算机读入暗目标和亮目标的DN值和反射率，分别将暗目标和亮目标的DN值和反射率Ref代入DN值转换为反射率Ref的线性表达式中，计算出每个波段的乘积因子A(j)和加减项B(j)，将乘积因子A(j)和加减项B(j)按波段存储，这里，DN值转换为反射率Ref的线性表达式为：Ref(iASD,j)＝A(j)*DN(iASD,j)+B(j)，其中DN(iASD,j)表示第j个波段、第i个地物像元的ASD光谱仪数字化输出数值，Ref(iASD,j)表示对应第j个波段、第i个地物像元反射率值，A(j)是乘积因子,与大气透过率和仪器增益有关，B(j)是加减项,与暗电流和大气程辐射有关；(4)由计算机读入原始图像数据的DN值DN1(i,j)和步骤(3)中大气校正的乘积因子A(j)与加减项B(j)，按波段将DN1(i,j)、A(j)和B(j)代入DN值转换为反射率Ref的线性表达式中，求出原始图像数据每个像元的反射率Ref(i,j)；(5)由计算机读入步骤(2)中辐射校正后图像数据的辐射亮度值L1(i,j)和步骤(4)中原始图像数据每个像元的反射率Ref(i,j)，按波段将L1(i,j)和Ref(i,j)相乘得L2(i,j)，L2(i,j)为对步骤(2)中辐射校正后图像数据进行大气校正后像元的辐射亮度值；(6)地面地物定标点的辐射亮度值由ASD光谱仪测定，设其测定的辐射亮度值为这里的n代表不同的地物；(7)打开ASD记录的地物定标点位置信息文件，同时打开经步骤(5)处理后的图像，在图像上找出与地理位置信息一致的像元，并记录该像元的辐射亮度值(8)相同波段j，地面地物点的辐射亮度值和对应图像上的像元的辐射亮度值构成一对离散点，不同地面地物点的辐射亮度值和对应图像上的像元的辐射亮度值构成一组离散点对，由计算机读取所有离散点数据，按波段号j对每组离散点对进行最小二乘法线性拟合，得到全波段的线性拟合斜率k₁(j)和线性拟合截距d₁(j)，将线性拟合斜率k₁(j)和线性拟合截距d₁(j)按波段号存储，其中，线性拟合表达式为：(9)记录在步骤(7)图像上找到的像元号i，在积分球定标数据上将所有像元号为i的DN值DN₀(i，j)按波段保存至txt文件，然后对找到的每一波段所有像元的DN₀(i，j)求平均值得到将和积分球辐射亮度值L₀(j)进行两点线性拟合求得k₂(j)，k₂(j)在这里为所有像元DN值的均值和积分球辐射亮度值线性拟合后的辐射校正系数，其中线性拟合表达式为：(10)按波段读取k2(j)，k1(j)以及d1(j)，记K(j)＝k1(j)*k2(j)，D(j)＝d1(j)，求出每一波段的K(j)和D(j)，按波段存放K(j)和D(j)，求得的K(j)和D(j)为新的辐射校正系数，由转换公式L(j)＝K(j)*DN(j)+D(j)可将j波段图像DN值DN(j)转换为j波段图像的辐射亮度值L(j)。