[發明專利]一種成像光譜儀輻射定標精度對數據質量影響分析方法

有效

• 申請號: 201210369941.3
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102879094A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 賈國瑞;雷浩;趙慧潔;張穎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種成像光譜儀輻射定標精度對數據質量影響分析方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：完成成像光譜儀輻射定標實驗，獲取輻射定標結果，獲取各個光譜輻亮度等級下成像光譜儀的響應值與光譜輻亮度之間的關系，用公式表示為：

L=b*DN+a????（1）

其中L為成像光譜儀的入瞳光譜輻亮度，DN為在固定亮度下圖像像元的灰度值，b表示像元的增益，a表示像元的偏移量；

步驟二：分析輻射定標過程中入瞳輻亮度的不確定度來源，分析成像光譜儀輻射定標過程中的測量誤差，所用儀器參數準確性以及儀器穩定性因素，選取其中對入瞳輻亮度產生影響的因素作為輻射定標不確定度的來源；

步驟三：根據各不確定度分量合成入瞳輻亮度的相對不確定度大小，及概率分布形式；分析對輻亮度標準產生影響的各個因素所引入的不確定度大小，因而總不確定度取為各不確定度的方和根：以其方和根的形式合成輻亮度的標準差σ_i，并根據中心極限定理視其概率密度函數服從正態分布；

步驟四：分析輻射定標過程入瞳輻亮度不確定度對定標系數的影響，計算定標系數的不確定度大小及其概率分布形式；由輻射定標獲取成像光譜儀復原輻亮度與圖像DN值之間的對應關系，根據最小二乘法擬合得到定標系數a、b：

b=NΣDHi·Lci-ΣDNi·ΣLciNΣDNi2-(ΣDNi)2a=ΣLciN-bΣDNiN---(3)]]>

b服從正態分布，其標準差與數學期望為

σb=N2ΣDNi2·σi2+(ΣDNi)2·Σσi2NΣDNi2-(ΣDNi)2b0=NΣDNi·L0i-ΣDNi·ΣL0iNΣDNi2-(ΣDNi)2---(4)]]>

與b類似，a也為正態分布，其標準差與數學期望為

σa=Σσi2N2+σb2·(ΣDNiN)2a0=ΣL0iN-b0ΣDNiN---(5)]]>

步驟五：計算遙感過程中成像光譜儀復原輻亮度的不確定度及概率分布；經過輻射定標確定定標系數a、b后，再通過輻亮度反演，將成像光譜儀響應的DN值轉換為成像光譜儀遙感過程中的入瞳輻亮度值；由于a，b存在一定的不確定度，復原的輻亮度L與實際的入瞳輻亮度L₀，存在一定偏差，偏差量為隨機分布的；

L服從為正態分布，其分布函數、標準差與期望分別為

fl(L)=12πσLe-(L-L0)22σL2σL=σb2DN2+σa2L0=b0·DN+a0---(6)]]>

步驟六：分析復原輻亮度的置信區間、置信概率直接反應遙感數據質量的參數；由于復原輻亮度L服從正態分布，因此測量值為L時，真實值L₀在L(1-δ_L)~L(1+δ_L)區間內的置信概率為68.26%，在L(1-2δ_L)~L(1+2δ_L)區間內的置信概率為95.44%，在L(1-3δ_L)~L(1+3δ_L)區間內的置信概率為99.7%；由于復原輻亮度的精確度直接反應成像光譜遙感數據的數據質量，因而此計算過程用于評價成像光譜儀輻射定標精度對遙感數據質量的影響。