[發(fā)明專利]視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107036629B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 張過;李立濤;汪韜陽;蔣永華;沈欣
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

本發(fā)明公開了一種視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法及系統(tǒng)，包括：S1利用視頻衛(wèi)星平飛模式成像，獲取視頻多幀序列圖像；S2選擇視頻多幀序列圖像中一幀圖像作為基準圖像，將各其他圖像分別與基準圖像配準，并進行運動補償；S3基于運動補償后的視頻多幀序列圖像估計真實地物入瞳輻亮度圖像；S4根據(jù)估計的真實地物入瞳輻亮度圖像和步驟1獲得的視頻多幀序列圖像，解算視頻面陣傳感器的定標參數(shù)，并進行校正。本發(fā)明適用于視頻衛(wèi)星面陣傳感器的在軌相對輻射定標，且具有精度高、更便利、成本低的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法，特別是關于不依賴地面定標場以及特殊均勻地物(如南北極密集云層、沙漠、海洋、雪等特殊均勻景物)的一種視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法及系統(tǒng)。

背景技術

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國航天技術取得了巨大進步，已形成資源、氣象、海洋、環(huán)境、國防系列等構成的對地觀測遙感衛(wèi)星體系。特別是在“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”國家科技重大專項建設的推動下，通過在平臺傳感器研制、多星組網(wǎng)、地面數(shù)據(jù)處理等方面的創(chuàng)新，我國遙感衛(wèi)星的空間分辨率、時間分辨率、數(shù)據(jù)質量大幅提升，為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災減災、資源環(huán)境、公共安全等重要領域提供了信息服務和決策支持。隨著遙感應用的深入，應用需求已從定期的靜態(tài)普查向實時動態(tài)監(jiān)測方向發(fā)展，利用衛(wèi)星對全球熱點區(qū)域和目標進行持續(xù)監(jiān)測，獲取動態(tài)信息已經(jīng)成為迫切需求。由于視頻衛(wèi)星可獲得一定時間范圍內目標的時序影像，具備了對運動目標的持續(xù)監(jiān)視能力，視頻衛(wèi)星成像技術已成為遙感衛(wèi)星發(fā)展的一大熱點。

衛(wèi)星在發(fā)射過程受發(fā)射震動的影響，以及衛(wèi)星在軌運行后溫熱、空間環(huán)境等物理環(huán)境劇烈變化，使衛(wèi)星傳感器響應狀態(tài)發(fā)生變化，直接降低衛(wèi)星成像質量，同時導致視頻衛(wèi)星實驗室定標結果無法長期在軌應用。在軌相對輻射定標是保障衛(wèi)星輻射質量的關鍵技術，是衛(wèi)星在軌后地理處理系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)。視頻衛(wèi)星采用面陣陣列傳感器成像，相對傳統(tǒng)線陣推掃式成像衛(wèi)星，同樣算法很難應用到面陣傳感器；另外，視頻衛(wèi)星的動態(tài)目標跟蹤與軌跡確定等應用對輻射定標精度具有很高的要求。因此，研究視頻衛(wèi)星面陣傳感器的在軌輻射定標技術，提升衛(wèi)星輻射質量，對保障視頻衛(wèi)星在動態(tài)觀測領域的應用效果具有十分重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于面陣傳感器的視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法及系統(tǒng)，所述的面陣傳感器為含采貝爾模板模式成像的面陣傳感器。

本發(fā)明的技術方案如下：

一、視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法，包括：

S1利用視頻衛(wèi)星平飛模式成像，獲取視頻多幀序列圖像；平飛模式成像即推掃模式成像，下文統(tǒng)稱平飛模式成像；

S2選擇視頻多幀序列圖像的中間幀作為基準圖像，將視頻多幀序列圖像中除基準圖像外的其他幀圖像記為其他圖像，將各其他圖像分別與基準圖像配準，獲得同名點；根據(jù)同名點計算各其他圖像和基準圖像的幀間運動參數(shù)；基于幀間運動參數(shù)，將各其他圖像重采樣至基準圖像，獲得重采樣后的視頻多幀序列圖像；所述的幀間運動參數(shù)為平移參數(shù)、旋轉參數(shù)、尺度參數(shù)中的一個或多個；

S3基于重采樣后的視頻多幀序列圖像，采用公式估計真實地物入瞳輻亮度圖像，其中，DNTrue(n)表示真實地物入瞳輻亮度圖像第n個像素的灰度估計值，所有像素的DNTrue(n)值即整幅真實地物入瞳輻亮度圖像的估計值DNTrue；a_i(n)表示對視頻第i幀第n個像素成像的探元序號；DN_i(a_i(n))表示第a_i(n)個探元記錄的視頻第i幀成像中第n個像素的數(shù)字量化值，該值從重采樣后的視頻多幀序列圖像獲得；N表示視頻多幀序列圖像中圖像幀數(shù)；

S4根據(jù)估計的真實地物入瞳輻亮度圖像和步驟1獲得的視頻多幀序列圖像，解算視頻面陣傳感器的定標參數(shù)；本步驟進一步包括：

4.1構建視頻面陣傳感器各探元的線性響應模型，見式(1)：