專(zhuān)利名稱(chēng)：一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣ccd相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，特別涉及一種環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星多光譜相機(jī)的相對(duì)輻射校正。
背景技術(shù)：
線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角限制了掃描的刈幅寬度，使得遙感數(shù)據(jù)在實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)的對(duì)地觀測(cè)時(shí)受限，通過(guò)增加線(xiàn)陣CCD的長(zhǎng)度，增大視場(chǎng)角，可以使傳感器掃描的刈幅寬度增加，但視場(chǎng)邊緣響應(yīng)率低，受輻射亮度測(cè)量技術(shù)的限制，很難獲得盡可能全面的地面 信息，這使得采用單鏡頭線(xiàn)陣CCD相機(jī)的總視場(chǎng)不可能很大，為此通過(guò)兩個(gè)較小視場(chǎng)且光軸有一定夾角的兩臺(tái)線(xiàn)陣CCD相機(jī)進(jìn)行視場(chǎng)拼接，從而實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)的大范圍成像，例如環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星兩臺(tái)線(xiàn)陣CXD拼接后的視場(chǎng)角約為57° (單臺(tái)線(xiàn)陣CXD成像的視場(chǎng)角約30°角)，一景影像就可覆蓋700km寬度，使得CXD相機(jī)的時(shí)間分辨率很高，重放周期只有2天，能夠?qū)?zāi)情進(jìn)行快速評(píng)估。在理想狀態(tài)下，線(xiàn)陣C⑶相機(jī)的每一個(gè)像元輸出的灰度值與輸入的輻亮度成正t匕，但由于CCD探測(cè)器的各片、各抽頭、各探元的像元不一致性以及系統(tǒng)電路的差異等各種不穩(wěn)定因素的存在導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)關(guān)系不存在，為此通過(guò)相對(duì)輻射校正對(duì)線(xiàn)陣CCD各像元間的不一致性進(jìn)行糾正，目前在軌衛(wèi)星圖像的相對(duì)輻射校正常采用均勻景統(tǒng)計(jì)法，這種方法對(duì)單鏡頭線(xiàn)陣CCD相機(jī)缺少發(fā)射前整星對(duì)接的定標(biāo)數(shù)據(jù)和發(fā)射后未能獲得星上的內(nèi)定標(biāo)數(shù)據(jù)的相對(duì)輻射校正取得很好效果；但是采用該種方法對(duì)存在一定傾斜夾角的寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射校正效果卻不是很理想，因?yàn)樵摲椒](méi)有考慮線(xiàn)陣CCD傾斜一定角度會(huì)引入光瞳畸變、瞳型畸變和遠(yuǎn)心性造成的像平面光照度非線(xiàn)性邊緣減光現(xiàn)象，而這是寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)響應(yīng)不均勻性的一個(gè)主要誤差來(lái)源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，該方法能夠解決寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD成像的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，步驟如下(I)選取均勻景影像要求能覆蓋所有的探測(cè)像元，均勻景的瞬時(shí)相對(duì)變化小于衛(wèi)星載荷的相對(duì)輻射校正精度要求；(2)劃分分視場(chǎng)把寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角，以預(yù)定的角度間隔將線(xiàn)陣CCD相機(jī)的探測(cè)像元分為不同視場(chǎng)；(3)計(jì)算不同分視場(chǎng)的幅寬以及所包含的探測(cè)像元數(shù)；(4)分視場(chǎng)均勻景校正依據(jù)上述得到的分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元數(shù)，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元DN的平均值，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的增益值；(5)分視場(chǎng)區(qū)域均勻景校正在上述角度間隔劃分視場(chǎng)的基礎(chǔ)上，按角度間隔的倍數(shù)將分視場(chǎng)重新分為等倍數(shù)角度間隔的不同分視場(chǎng)區(qū)域，對(duì)此不同區(qū)域重復(fù)步驟(3)、
(4)進(jìn)行不同等倍數(shù)角度間隔下分視場(chǎng)區(qū)域均勻景計(jì)算；(6)寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CXD相機(jī)的整體探測(cè)像元校正將上述不同角度間隔下分視場(chǎng)均勻區(qū)域計(jì)算得到每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的不同增益值，進(jìn)行整體擬合即可得到寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正系數(shù)。所述的預(yù)定的角度間隔一般小于1°。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為 (I)本發(fā)明針對(duì)寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的成像數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出采用分視場(chǎng)均勻景統(tǒng)計(jì)法，實(shí)現(xiàn)了寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正技術(shù)問(wèn)題。(2)本發(fā)明依據(jù)寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的成像幾何光學(xué)和光度學(xué)，對(duì)寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角采用循環(huán)迭代劃分，進(jìn)行分視場(chǎng)均勻景校正，有效地解決了寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)由傾斜夾角引起的像平面光照度分布不均勻性。(3)本發(fā)明為寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)提出的方法，兼顧了寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)成像特性與算法可實(shí)行性，對(duì)同類(lèi)衛(wèi)星的應(yīng)用也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。


圖I為本發(fā)明方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖I對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)介紹，具體步驟實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下(I)均勻景影像選取，從覆蓋角度來(lái)說(shuō)，其要求能覆蓋所有的探測(cè)元；從輻射角度考慮，其要求均勻景的瞬時(shí)相對(duì)變化(S)小于衛(wèi)星載荷的相對(duì)輻射校正精度要求，瞬時(shí)相對(duì)變化依據(jù)公式①可計(jì)算。S = c7mZ-~①
/DN式中萬(wàn)〒為選取均勻景影像DN值的均值；O DN為選取均勻景影像DN值的方差；(2)分視場(chǎng)劃分，把寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角0 F0V,以一定的角度間隔將線(xiàn)陣CCD相機(jī)的探測(cè)像元分為不同的視場(chǎng)，并計(jì)算不同分視場(chǎng)的幅寬以及所包含的探測(cè)像元數(shù)；(2. I)角度劃分間隔通過(guò)兩臺(tái)線(xiàn)陣CCD相機(jī)視場(chǎng)拼接實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)覆蓋，通常其星點(diǎn)下對(duì)稱(chēng)放置平分視場(chǎng)，為此預(yù)定的角度間隔0將一半的視場(chǎng)角度平分為m等分，即有②關(guān)系
Q」^L = mx 沒(méi)②
2依據(jù)線(xiàn)陣CCD相機(jī)視場(chǎng)角對(duì)傳感器入瞳處輻射亮度的影響分析，建議設(shè)置角度間隔0小于1°，以實(shí)現(xiàn)高精度的相對(duì)輻射校正。(2. 2)分視場(chǎng)幅寬計(jì)算
依據(jù)視場(chǎng)角、幅寬以及衛(wèi)星高度的關(guān)系，通過(guò)公式③可計(jì)算每一角度間隔內(nèi)的幅寬!^ ；Li+1 = [tan[ (i+1) X 9 ]-tan[i X 9 ] ] XH③式中i為第i個(gè)角度間隔，i G
；H為衛(wèi)星高度；Ltl對(duì)應(yīng)星下點(diǎn)其作為參考原點(diǎn)；
權(quán)利要求
1.一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，其特征在于步驟如下 (1)選取均勻景影像要求能覆蓋所有的探測(cè)像元，均勻景的瞬時(shí)相對(duì)變化小于衛(wèi)星載荷的相對(duì)輻射校正精度要求； (2)劃分分視場(chǎng)把寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角，以預(yù)定的角度間隔將線(xiàn)陣CCD相機(jī)的探測(cè)像元分為不同視場(chǎng)； (3)計(jì)算不同分視場(chǎng)的幅寬以及所包含的探測(cè)像元數(shù)； (4)分視場(chǎng)均勻景校正依據(jù)上述得到的分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元數(shù)，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元DN的平均值，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的增益值； (5)分視場(chǎng)區(qū)域均勻景校正在上述角度間隔劃分視場(chǎng)的基礎(chǔ)上，按角度間隔的倍數(shù)將分視場(chǎng)重新分為等倍數(shù)角度間隔的不同分視場(chǎng)區(qū)域，對(duì)此不同區(qū)域重復(fù)步驟(3)、(4)進(jìn)行不同等倍數(shù)角度間隔下分視場(chǎng)區(qū)域均勻景計(jì)算； (6)寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的整體探測(cè)像元校正將上述不同角度間隔下分視場(chǎng)均勻區(qū)域計(jì)算得到每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的不同增益值，進(jìn)行整體擬合即可得到寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正系數(shù)，利用得到的相對(duì)輻射校正系數(shù)得到輻射校正后的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，其特征在于所述的預(yù)設(shè)的角度間隔一般小于1°。
全文摘要
一種寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正方法，(1)選取均勻景影像；(2)劃分分視場(chǎng)把寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)角，以預(yù)定的角度間隔將線(xiàn)陣CCD相機(jī)的探測(cè)像元分為不同視場(chǎng)；(3)計(jì)算不同分視場(chǎng)的幅寬以及所包含的探測(cè)像元數(shù)；(4)依據(jù)上述得到的分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元數(shù)，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元DN的平均值，計(jì)算出每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的增益值；(5)在上述角度間隔劃分視場(chǎng)的基礎(chǔ)上，按角度間隔的倍數(shù)將分視場(chǎng)重新分為等倍數(shù)角度間隔的不同分視場(chǎng)區(qū)域，對(duì)此不同區(qū)域重復(fù)步驟(3)、(4)進(jìn)行不同等倍數(shù)角度間隔下分視場(chǎng)區(qū)域均勻景計(jì)算；(6)將上述不同角度間隔下分視場(chǎng)均勻區(qū)域計(jì)算得到每個(gè)分視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)像元的不同增益值，進(jìn)行整體擬合即可得到寬視場(chǎng)線(xiàn)陣CCD相機(jī)的相對(duì)輻射校正系數(shù)。
文檔編號(hào)G01J3/28GK102752504SQ20121024372
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者傅俏燕, 李曉進(jìn), 潘志強(qiáng), 王愛(ài)春, 閔祥軍, 韓啟金 申請(qǐng)人:中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心