[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

技術領域

本發明涉及一種成像光譜儀輻射定標精度對數據質量影響分析方法，可用于評價成像光譜儀輻亮度測量可靠性，提高定標精度、改善數據質量。有利于更精確地分析成像光譜儀遙感探測所獲取數據立方體信息的可靠性，對于不同輻射定標精度下的高光譜成像儀的數據仿真具有指導意義。屬于高光譜遙感探測技術領域。

背景技術

高光譜遙感技術是近些年來迅速發展起來的一種全新遙感技術，它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率，以幾十或幾百個波段同時對地表地物成像，能夠獲得地物的連續光譜信息，實現了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取。在光學成像遙感中被測量的物理量是地面場景像元的光譜輻射亮度L,而遙感測量值是輸出信號DN,要把遙感器獲取的信號轉換成輻亮度值,還需要輻射定標過程。成像光譜儀輻射定標過程是輻射標準的傳遞過程，經過多級的傳遞過程最終將初級輻射標準傳遞至成像光譜儀入瞳輻亮度標準，獲取成像光譜儀探測器響應值與入瞳處光譜輻亮度的對應關系。而輻射標準傳遞過程中使用的各種儀器，測量的各種參數等均會引入一定的不確定度，從而影響輻射定標的精度。

常用的輻射定標精度分析方法是分析輻射定標中對輻亮度產生影響的各個參量，計算各分量的相對不確定度，并求出各個不確定度的方和根，將其作為輻射定標的定標精度。在利用成像光譜儀進行遙感探測時，所關心的數據是通過成像光譜儀所復原出的輻亮度，其準確程度直接反應了遙感數據質量的好壞。在進行高光譜成像儀數據仿真時，需要利用復原輻亮度的不確定度及概率分布形式，得到不同輻射定標精度下仿真數據，以此進行輻射定標精度對遙感數據后期應用的影響程度分析。顯然，輻射定標的精度會影響復原輻亮度的準確程度，但由各不確定度分量方和根所求出的不確定度如何用于評價遙感數據的數據質量，目前并沒有相關的分析。因而分析輻射定標精度對復原輻亮度的影響，建立輻射定標精度與數據質量的關系十分重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出成像光譜儀輻射定標精度對成像光譜遙感數據質量影響的分析方法，提高遙感數據的可靠性。

本發明的技術解決方案為：成像光譜儀輻射定標精度對成像光譜遙感數據質量影響的分析方法，通過分析定標過程中各產生不確定度因素對于入瞳輻亮度的影響，計算定標系數的不確定度及概率分布形式，最終得到成像光譜儀遙感過程中所復原出入瞳輻亮度的置信概率、置信區間等能夠有效評價遙感數據質量的參數。

本發明一種成像光譜儀輻射定標精度對數據質量影響分析方法，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，用近似的公式表示為：

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等因素，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可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。由輻射定標可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可以得到定標系數a、b：