[发明专利]一种光学遥感器基于反射镜阵列的在轨绝对辐射定标方法有效

专利信息
申请号: 201711295209.5 申请日: 2017-12-08
公开(公告)号: CN108120510B 公开(公告)日: 2021-01-12
发明(设计)人: 陈洪耀;张黎明;徐伟伟;李鑫 申请(专利权)人: 中国科学院合肥物质科学研究院
主分类号: G01J5/00 分类号: G01J5/00;G01C25/00
代理公司: 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 代理人: 余成俊
地址: 230031 安徽*** 国省代码: 安徽;34
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摘要: 发明公开了一种光学遥感器基于反射镜阵列的在轨绝对辐射定标方法,以反射镜阵列为参照目标,利用线性回归计算分离目标反射辐射和大气程辐射、地气耦合辐射、地物热辐射。通过现场大气光学厚度、温湿压廓线以及反射镜镜面反射率测量结合大气吸收气体透过率计算,实现中红外波段光学遥感器在轨绝对辐射定标。本发明的中红外波段光学遥感器在轨绝对辐射定标技术以地面实测数据为主,不依赖辐射传输计算,减小了气溶胶、大气模式等因素的影响,该定标技术可实现中红外波段光学遥感器全动态范围、高精度定标。
搜索关键词: 一种 光学 遥感 基于 反射 阵列 绝对 辐射 定标 方法
【主权项】:
一种光学遥感器基于反射镜阵列的在轨绝对辐射定标方法,其特征在于:具体内容如下:中红外波段光学遥感器入瞳处的辐亮度表述为:L(λ)=Lground,total(λ)τ(λ)+Latmsphere,T(λ)+Latmsphere,scatt(λ)Lground,total(λ)=ε(λ)B(T,λ)+(1‑ε(λ))Ediffuse(λ)/π+ρ(λ)Edircos(θsolar)/π  (1)上述公式中,Lground,total(λ)为地面目标产生的辐亮度,τ(λ)为目标‑遥感器路径的大气透过率,Latmsphere,T(λ)为大气辐射产生的辐亮度,Latmsphere,scatt(λ)为大气散射产生的辐亮度;对于平面平行大气,不同能级反射镜目标同一时刻反射太阳直射光、镜面的发射辐射、大气及周围背景的散射和热辐射认为是常数L0,中红外遥感器观测反射镜测试目标时,入瞳的辐亮度表示为:L(λ)=ρi(λ)Edircos(θsolar)/π*τ(λ)+L0(λ)  (2)其中,ρi为反射镜测试目标不同能级的等效反射率;式(2)可等效为:L(λ)=Lmirror(λ)+L0(λ)  (3)当式(2)中ρi(λ)为0时,即<mrow><munder><mi>lim</mi><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mo>&gt;</mo><mn>0</mn></mrow></munder><mi>L</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>L</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>a</mi><mo>*</mo><msub><mi>DN</mi><mrow><mi>z</mi><mi>e</mi><mi>r</mi><mi>o</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>b</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中,a、b是中红外遥感器对应波长下定标系数;DNzero反射率为0时对应的遥感器图像计数值;DNzero值的计算方法是利用遥感器线性特性,通过利用不同能级的等效反射率与图像计数值的关系拟合得出;由上面的公式,则可以得出图像上对应一目标区域图像计数值DN与入瞳辐亮度关系如公式5所示,a·DN+b=ρi(λ)Edircos(θsolar)/ΩIFOV(λ)+L0(λ)  (5)把L0(λ)用公式(4)代替,则有a·DN+b=ρi(λ)Edircos(θsolar)/ΩIFOV(λ)+(a·DNzero+b)  (6)由式(6)我们可以得到波长λ下,定标系数aλ可以表示为:<mrow><msub><mi>a</mi><mi>&lambda;</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>E</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>&theta;</mi><mrow><mi>s</mi><mi>o</mi><mi>l</mi><mi>a</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msub><mi>&Omega;</mi><mrow><mi>I</mi><mi>F</mi><mi>O</mi><mi>V</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>D</mi><mi>N</mi><mo>-</mo><msub><mi>DN</mi><mrow><mi>z</mi><mi>e</mi><mi>r</mi><mi>o</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>对宽谱段遥感器而言,定标系数可表述为:<mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>g</mi><mi>a</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>B</mi><mi>a</mi><mi>n</mi><mi>d</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mfrac><mrow><mo>&Integral;</mo><msub><mi>&rho;</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>E</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>&theta;</mi><mrow><mi>s</mi><mi>o</mi><mi>l</mi><mi>a</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msub><mi>&Omega;</mi><mrow><mi>I</mi><mi>F</mi><mi>O</mi><mi>V</mi></mrow></msub><mo>&CenterDot;</mo><mi>R</mi><mi>S</mi><mi>R</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><mi>&lambda;</mi></mrow><mrow><mo>&Integral;</mo><mi>R</mi><mi>S</mi><mi>R</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&lambda;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><mi>&lambda;</mi></mrow></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mi>&eta;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mi>S</mi><mi>F</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><mo>&lsqb;</mo><msubsup><mi>DN</mi><mi>S</mi><mrow><mi>m</mi><mi</div> 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