[發(fā)明專利]一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910912897.8
• 申請(qǐng)日: 2019-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110702228B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚琨;牛超;王雪;杜培軍;丁建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;H04N5/217
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：進(jìn)行傳感器的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與輻射定標(biāo)

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試內(nèi)容包括波長(zhǎng)定標(biāo)、靈敏度測(cè)試；其中波長(zhǎng)定標(biāo)使用單色儀進(jìn)行校準(zhǔn)，完成波長(zhǎng)的精確標(biāo)定；靈敏度測(cè)試使用積分球設(shè)置不同的積分球功率以及積分時(shí)間，在傳感器照射積分球時(shí)獲取對(duì)應(yīng)功率和時(shí)間下的積分球光譜曲線，對(duì)比曲線變化完成靈敏度測(cè)試；最后使用積分球獲取的能級(jí)數(shù)據(jù)與傳感器獲取的影像數(shù)據(jù)完成傳感器輻射定標(biāo)系數(shù)的獲取；

步驟2：傳感器姿態(tài)參數(shù)讀取與曝光時(shí)間校正

對(duì)傳感器在飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取的姿態(tài)信息進(jìn)行讀取，作為已知數(shù)據(jù)用于后續(xù)計(jì)算；此外在高光譜影像獲取的過(guò)程中，受光照強(qiáng)度以及傳感器自身數(shù)字化位數(shù)的影響，在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)采用不同曝光時(shí)間，根據(jù)歸一化的曝光時(shí)間與設(shè)置的曝光時(shí)間的比值進(jìn)行曝光時(shí)間的修正；曝光時(shí)間修正系數(shù)e計(jì)算公式如下：

式中，為歸一化曝光時(shí)間，t為不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)設(shè)置的曝光時(shí)間；

步驟3：輻射衰減系數(shù)求取

對(duì)步驟2獲取的飛行姿態(tài)對(duì)輻射能量傳輸路徑的影響進(jìn)行比較分析，得到考慮傳感器俯仰角θ_p、翻滾角θ_r、傳感器視角θ_i變化的輻射路徑差△H_θi：

通過(guò)選取500行pos數(shù)據(jù)構(gòu)建不同視角下的輻射路徑差，并計(jì)算均值繪制擬合線；傳感器視角對(duì)應(yīng)的輻射路徑差成一元二次線性相關(guān)，根據(jù)Bougner-Lanmert透射定律，傳感器探測(cè)到θ_i視角下經(jīng)大氣衰減后的輻射強(qiáng)度為：

式中，λ為波長(zhǎng)，L_s(λ)為地面物體的輻射度，H為飛行高度，△H_θi為根據(jù)傳感器姿態(tài)計(jì)算得到的輻射路徑差；最終考慮輻射衰減系數(shù)的校正項(xiàng)μ如下：

式中，b₀,b₁,b₂為模型系數(shù)；

步驟4：BRDF修正系數(shù)求取

通過(guò)引入BRDF修正系數(shù)及輻射衰減系數(shù)建立一元四次經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑯?gòu)建不同視角下的平均輻亮度值與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合公式如下：

式中θ_i為傳感器視角，范圍為-17°至17°；為第θ_i視角下的平均輻亮度值，a₀,a₁,a₂,a₃,a₄,b₀,b₁,b₂為模型系數(shù)；在求出模型系數(shù)后，能夠得到的具體表達(dá)式，稱其為擬合模型公式f(θ_i)，不同視角下的BRDF修正系數(shù)c為：

步驟5：影像的邊緣輻射校正

在校正函數(shù)中添加了太陽(yáng)天頂角和傳感器天頂角作為修正項(xiàng)，綜合考慮Hapke模型與Lommel-Seeliger函數(shù)中對(duì)地物方向性反射特性的描述，引入Lommel-Seeliger因子得到最終的校正函數(shù)如下：

式中e為曝光時(shí)間修正系數(shù)，θ_i為傳感器視角，c_z為不同波段下的BRDF修正系數(shù)，L_z(θ_i)為Z波段θ_i視角下的校正前輻亮度，α、β分別為太陽(yáng)天頂角和傳感器天頂角；為歸一化的太陽(yáng)天頂角40°，通過(guò)計(jì)算所有航帶的平均天頂角得到；為歸一化的傳感器天頂角0°；根據(jù)此校正函數(shù)逐行對(duì)原始輻亮度數(shù)據(jù)計(jì)算，得到消除邊緣輻射畸變后的影像。