[發明專利]一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法

有效

• 申請號: 201910912897.8
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110702228B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 譚琨;牛超;王雪;杜培軍;丁建偉
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;H04N5/217
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法，屬于高光譜影像校正領域，適用于對航空高光譜數據進行邊緣輻射畸變的校正，消除由地表二向反射效應以及輻射衰減效應引起的不同條帶間的輻射亮度梯度現象，實現多條帶，不同成像時間下的高光譜影像邊緣校正與影像拼接。其步驟為：a、傳感器的實驗室測試與輻射定標；b、傳感器姿態參數讀取與曝光時間校正；c、輻射衰減系數求取；d、BRDF修正系數求取；e、影像的邊緣輻射校正。本發明基于構建由傳感器視角、傳感器姿態、太陽天頂角變化引起的地表二向反射效應以及輻射衰減效應的修正函數，對影像數據進行邊緣輻射校正，具有運算量小，精度高等優點，實現航空高光譜影像的邊緣輻射畸變的消除。

技術領域

本發明屬于高光譜影像校正領域，涉及一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法，適用于對航空高光譜數據進行邊緣輻射畸變的校正，消除由地表二向反射效應以及輻射衰減效應引起的不同條帶間的輻射亮度梯度現象，實現多條帶、不同成像時間下的高光譜影像的邊緣校正與影像拼接。

背景技術

航空高光譜遙感因其具有高空間、高光譜分辨率，在區域生態環境評價方面有著非常重要的作用。但由于在航空影像的成像過程中，由于受傳感器視角、輻照度、雙向反射分布函數以及輻射衰減效應等的影響，影像邊緣會有輻射畸變，造成相鄰條帶間同一地物的輻射不一致，需要對影像進行邊緣輻射校正，為以后使用航空高光譜數據進行精細地物分類、土壤重金屬反演、植被理化參數反演等模型的構建提供精準的光譜數據。

在邊緣輻射校正的研究中，由雙向反射分布函數(BRDF)效應引起的畸變是人們關注的焦點。通常，通過建立經驗模型和半經驗模型來消除BRDF的影響。經驗模型主要考慮了圖像的統計特征，通過最小二乘擬合建立了視角度相關的亮度系數，并用最小值進行修正。但對于輻射衰減效應一般容易被忽略，輻射衰減通常是由傳感器姿態變化造成的輻射路徑差所引起的。

發明內容

本發明的目的提供一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法，該方法消除由地表二向反射效應以及輻射衰減效應引起的不同條帶間的輻射亮度梯度現象，實現多條帶、不同成像時間下的高光譜影像的邊緣校正與影像拼接。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種航空高光譜影像的邊緣輻射校正方法，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：進行傳感器的實驗室測試與輻射定標

實驗室測試內容包括波長定標、靈敏度測試；其中波長定標使用單色儀進行校準，完成波長的精確標定；靈敏度測試使用積分球設置不同的積分球功率以及積分時間，在傳感器照射積分球時獲取對應功率和時間下的積分球光譜曲線，對比曲線變化完成靈敏度測試；最后使用積分球獲取的能級數據與傳感器獲取的影像數據完成傳感器輻射定標系數的獲取；

步驟2：傳感器姿態參數讀取與曝光時間校正

對傳感器在飛行過程中實時獲取的姿態信息進行讀取，作為已知數據用于后續計算；此外在高光譜影像獲取的過程中，受光照強度以及傳感器自身數字化位數的影響，在不同時間節點采用不同曝光時間，根據歸一化的曝光時間與設置的曝光時間的比值進行曝光時間的修正；曝光時間修正系數e計算公式如下：

式中，為歸一化曝光時間，根據實際實驗情況設置為13.72ms；t為不同時間節點設置的曝光時間；

步驟3：輻射衰減系數求取

對步驟2獲取的飛行姿態對輻射能量傳輸路徑的影響進行比較分析，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：