[發(fā)明專利]一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法

有效

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• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105096319B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王殿中
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機(jī)電研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感評價(jià)領(lǐng)域，涉及一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法。

背景技術(shù)

信噪比(SNR)是遙感圖像質(zhì)量評價(jià)的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，目前主流的遙感圖像信噪比測量方法，可以稱為單景均勻區(qū)法，如參考文獻(xiàn)“GJB 5088-2002資源衛(wèi)星在軌圖像質(zhì)量評定方法”；“QJ20099.1-2012陸地觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量評價(jià)方法”；“高分一號衛(wèi)星圖像質(zhì)量在軌測試評價(jià)”中提到的，需要首先人為選擇均勻樣本區(qū)，然后計(jì)算樣本區(qū)均值和標(biāo)準(zhǔn)差，二者比值作為樣本區(qū)信噪比。上述方法非常適合太陽同步軌道遙感衛(wèi)星，該型衛(wèi)星一般采用線陣推掃方式成像，預(yù)處理時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)探元一軌百萬次以上成像的灰度，得到定標(biāo)系數(shù)進(jìn)行相對輻射校正，能夠基本保證像元響應(yīng)的空間一致性，在此前提下應(yīng)用上述方法可以獲得很好的效果。但是地球同步軌道衛(wèi)星預(yù)處理時(shí)無法套用上述大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，在軌測量像元響應(yīng)空間不一致性存在實(shí)際困難，因此會導(dǎo)致信噪比指標(biāo)偏低，評價(jià)不客觀，因此迫切需要研究提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法，本發(fā)明方法求得的信噪比能夠排除像元響應(yīng)空間不一致性的影響，計(jì)算結(jié)果能夠客觀反映衛(wèi)星性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法，步驟如下：

1)確定用于在軌信噪比測試的地面均勻區(qū)，所述的地面均勻區(qū)空間范圍水平方向應(yīng)不小于P個(gè)像元GSDx，垂直方向應(yīng)不小于Q個(gè)像元GSDy；其中GSDx為衛(wèi)星水平方向像元分辨率，GSDy為衛(wèi)星中心視場垂直方向像元分辨率；

2)調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，使成像中心視場對準(zhǔn)地面均勻區(qū)中心位置，連續(xù)成像K次；

3)篩選出不少于L次成像落在均勻區(qū)內(nèi)的N個(gè)探元；

4)對步驟3)篩選出的每個(gè)探元，計(jì)算L次成像的像元灰度均值x、標(biāo)準(zhǔn)差σ，以及均值與標(biāo)準(zhǔn)差的比值作為該探元的信噪比；

5)采用N個(gè)探元信噪比的中值作為最終圖像信噪比。

所述的P、Q、K均為不小于20的正整數(shù)；

所述的L為取值范圍在[10,K]的正整數(shù)；所述的N為取值范圍在[10,P×Q]的正整數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明方法從理論上排除了基于凝視成像的衛(wèi)星像元響應(yīng)空間不一致性的影響，統(tǒng)計(jì)每個(gè)像元多次成像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)主要反映了重復(fù)采樣的不確定性，因此噪聲在數(shù)值上可以得到有效約束，可以反映衛(wèi)星圖像真實(shí)的信噪比，從而客觀評價(jià)地球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力，因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測試和在軌運(yùn)行階段圖像質(zhì)量評價(jià)中具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖；

圖2為采用單景均勻區(qū)方法示意圖；

圖3為本發(fā)明方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法進(jìn)行說明。

如圖1所示，一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法步驟如下：

1、確定用于在軌信噪比測試的地面均勻區(qū)，若衛(wèi)星中心視場地面分辨率水平方向?yàn)?0m，垂直方向?yàn)?0m，均勻區(qū)空間范圍應(yīng)大于1km×1km；

2、調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，使成像中心視場對準(zhǔn)均勻區(qū)中心位置，以高時(shí)間分辨率連續(xù)成像20次；

3、篩選出15次成像均位于均勻區(qū)內(nèi)的300個(gè)探元；

4、對步驟3篩選出的每個(gè)探元，計(jì)算15次成像的像元灰度均值x、標(biāo)準(zhǔn)差σ，以及均值與標(biāo)準(zhǔn)差的比值

5、采用300個(gè)探元信噪比的中值作為圖像信噪比。

如圖2所示，采用單景均勻區(qū)方法計(jì)算信噪比，選取特定時(shí)刻一景圖像，由于凝視成像模式下不易開展相對輻射定標(biāo)，因此像元響應(yīng)空間不一致性對均勻區(qū)的假定會有較大影響，從而帶來較大誤差。如圖3所示，采用本方法，選取t1至tk可共K個(gè)時(shí)刻連續(xù)成像的數(shù)據(jù)，由于凝視成像時(shí)間分辨率較高，短時(shí)間內(nèi)即可完成，數(shù)據(jù)基本排除了像元響應(yīng)空間不一致性的影響，統(tǒng)計(jì)每個(gè)像元多次成像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)主要反映了重復(fù)采樣的不確定性，因此噪聲在數(shù)值上可以得到有效約束，可以反映衛(wèi)星圖像真實(shí)的信噪比，從而客觀評價(jià)地球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力，因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測試和在軌運(yùn)行階段圖像質(zhì)量評價(jià)中具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。