[發明專利]一種紅外擺掃相機在軌圖像均勻性校正方法

有效

• 申請號: 201611066858.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106600646B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 曹世翔;李巖;晉利兵;聶云松;何紅艷;江澄;周楠;張炳先;李方琦
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G01J5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本發明公開了一種紅外擺掃相機在軌圖像均勻性校正方法，針對衛星入軌運行特點，獲取星上黑體定標數據及多景地物圖像后，以星上定標得到的相對輻射及絕對輻射校正系數為主，采用在軌統計的方法修正擺掃相機像元間存在的響應差異，代替傳統均勻場圖像修正。該校正方法不要求覆蓋足夠大的均勻地物進行高低溫成像，同時對成像氣候條件具有很好的魯棒性，克服了在軌初期快速參數調整與傳統校正方法效率低的難題，且取得的均勻性處理效果更好。本發明適用于各種紅外擺掃相機，亦可推廣到線陣推掃紅外成像，滿足遙感產品生產及應用需求。

技術領域

本發明涉及一種紅外擺掃相機在軌圖像均勻性校正方法，屬于圖像處理技術領域。

背景技術

紅外成像技術是通過探測器探測目標物體自身熱輻射或獲得目標圖像，通過該技術能反映出可見光波之外的目標信息。另外，紅外成像技術具有隱蔽性好、作用距離遠、抗干擾性強、成像質量好、全天候使用等明顯優勢，在過去六十年間得到了長足發展。

紅外探測器的結構形式分為光機掃描成像探測器，線陣掃描結構探測器和陣列探測器。應用在遙感對地成像時，考慮到成像幅寬的要求以及長線陣與大型面陣器件的工藝難度，一般采用限長線陣的紅外探測器并設計擺掃機構實現大幅寬對地成像，如圖1所示，稱為紅外擺掃相機。

由于制造工藝的限制，紅外擺掃相機各像元響應度幾乎都不一樣，導致了疊加在圖像上的非均勻性噪聲，嚴重影響了系統成像質量，因此非均勻校正是最為關鍵的紅外相機圖像處理技術。

目前廣泛應用于實踐的非均勻性校正方法包括一點法和兩點法。其中，兩點法綜合考慮了目標溫度的高端及低端，處理效果明顯。因此，為了量化不同像元間的差異，大多數遙感紅外相機都配備了黑體定標裝置，包括兩個不同溫度的均勻黑體。在對地成像前，先進行內定標，得到體現內定標非均勻狀態的黑體成像DN(數字計數)值圖像，計算相應的相對定標系數及絕對定標系數。利用地面真空環境下得到內定標光路到入瞳處能量的推算關系，反演入瞳前的輻亮度(溫度)數據。

入軌后，由于器件本身的性能變化，且大氣等傳輸媒介對能量的影響，采用高低溫黑體直接計算得到的定標系數處理對地成像時，DN值產品和輻亮度產品殘留非均勻性較大，直接影響對目標的判斷。用戶迫切期望能夠高效地獲取到DN值產品和輻亮度產品的穩定非均勻性狀態，并且縮短調試周期，對成像計劃的需求也盡可能少。而傳統處理方式要求用戶在入軌初期多次協調成像計劃，得到不同均勻場的數據，從而根據高低溫在軌均勻地物(子塊)數據形成修正系數，然后處理其他景數據得到DN值產品和輻亮度產品。在實際操作過程中存在許多缺陷，具體地：

1)紅外器件分辨率通常較低，因此要求均勻地物的范圍巨大，難以尋找到合適的溫度靶場；即使存在滿足條件的溫度靶場，安排成像時也有可能受天氣影響(云霧遮擋等)而造成數據無法使用；

2)要求用戶額外增加成像計劃，且若天氣(如多云)原因導致均勻場獲取失敗，仍需再安排成像，影響在軌調試進度；

3)均勻場數據中挑選的子塊計算得到的非均勻性統計特性與實際情況存在差異，導致處理后全景均勻性精度不高；

4)在軌維護階段，若由于器件特性漂移，做再次修正時，均勻場時相條件發生變化而可能無法使用，需再次尋找適合的場景，效率低下。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了一種紅外擺掃相機在軌圖像均勻性校正方法，針對紅外擺掃相機采用內定標黑體進行校正后殘留的非均勻性問題，結合在軌工作條件，克服現有依賴大面積均勻場統計的非均勻性校正方法，提出場景統計方法，僅約束景內統計量偏差，降低對均勻場的依賴，對天氣條件等外界影響魯棒，滿足快速性和有效性的要求。

本發明的技術解決方案是：

一種紅外擺掃相機在軌圖像均勻性校正方法，包括如下步驟：