[發明專利]基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量方法及系統

有效

• 申請號: 201611266598.4
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106840407B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 張天序;姚守悝;姚連興;王鳳林;侯秋萍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于電磁輻射理論、目標紅外輻射特性測量、遙感紅外成像交叉技術領域，更具體地，涉及一種基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量方法及系統。

背景技術

目前國內外目標紅外輻射特性測量與反演方法的應用場景是紅外測量系統和目標均位于大氣層內，然而該方法已經不能滿足基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量與反演。

基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量與反演的難點在于，遙感衛星一般位于距離地球表面幾百公里甚至幾萬公里的軌道上，接收到的目標輻射能量微弱，成像分辨率低，且目標紅外輻射能量會被分散到多個像素，使得目標紅外輻射能量與背景紅外輻射能量難以區分；在目標的輻射能量傳播到遙感衛星的過程中，既經過了一段的大氣路徑也經過了一段真空路徑，輻射能量傳播過程復雜。現有的目標紅外輻射特性測量方法所假定的場景為紅外測量系統和目標均位于大氣層內，不適用于基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量方法及系統，通過逐步擴大目標區域，并判斷擴大目標區域前后的目標區域紅外輻射總能量的變化情況來進行紅外輻射能量的提取，然后根據提取出的紅外輻射能量計算最終目標區域的紅外輻射特性。由此解決現有技術中紅外輻射特性測量方法不能有效解決基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量的技術難題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于遙感衛星成像的目標紅外輻射特性測量方法，包括：

(1)將待測量目標的紅外圖像的灰度值轉化為紅外輻射亮度分布；

(2)估計所述紅外圖像的背景；

(3)將所述紅外圖像與背景估計后的圖像進行比對得到初始目標區域；

(4)取所述初始目標區域的最小矩形包絡確定的區域作為第i次標定的目標區域，其中，i初始化值為1；

(5)取所述第i次標定的目標區域四周跨度為σ像素的環形區域作為第i次標定的局部背景區域；

(6)由公式：計算所述第i次標定的目標區域的總能量W_i，其中，表示所述第i次標定的目標區域的平均輻射亮度，表示所述第i次標定的局部背景區域的平均輻射亮度，R表示所述待測量目標到遙感衛星的距離，N_i表示所述第i次標定的目標區域的像素個數，θ₁表示相機行方向瞬時視場，θ₂表示相機列方向瞬時視場；

(7)判斷W_i-W_i-1＜ε是否成立，若成立則執行步驟(9)，否則執行步驟(8)，其中，W_i表示當前第i次標定的目標區域的總能量，W_i-1表示上一次標定的目標區域的總能量，ε為預設值；

(8)將所述第i次標定的局部背景區域并入所述第i次標定的目標區域，將i值加1，得到新的第i次標定的目標區域，并執行步驟(5)

(9)獲取最終第i次標定的目標區域的總能量W_last以及最終的局部背景區域的平均輻射亮度L_blast；

(10)計算所述待測量目標到遙感衛星之間大氣路徑的透過率τ_a以及大氣路徑的程輻射L_r；

(11)根據遙感衛星相機的視線方向與所述待測量目標的相對位置關系計算所述待測量目標在遙感衛星相機視線方向的投影面積A_t；

(12)由公式：計算所述待測量目標物方的紅外輻射亮度，由公式：I＝LA_t計算所述待測量目標物方的紅外輻射強度。

優選地，步驟(1)具體包括以下子步驟：

(1-1)確定波長下限λ₁，波長上限λ₂；

(1-2)根據遙感衛星相機的溫度定標參數將待測量目標的紅外圖像的灰度值轉化為溫度值；

(1-3)根據普朗克定律計算像方溫度分布在特定波段λ₁～λ₂上的像方輻射亮度分布。

優選地，在步驟(6)中的計算方式為：其中，表示所述第i次標定的局部背景區域的像素個數，表示所述第i次標定的局部背景區域在像平面上的坐標集合，L_b(x，y)表示中與坐標(x,y)對應坐標點處的輻射亮度。