[發明專利]圖譜關聯系統光譜偏置外場的自適應校正方法及系統

有效

• 申請號: 201911409099.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111044152B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張天序;戴旺卓;呂思曼;陳全;董帥;郭詩嘉;郭婷;蘇軒
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;武漢工程大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J3/28
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種圖譜關聯系統光譜偏置外場的自適應校正方法及系統，屬于光譜學與遙感的交叉技術領域，包括：第一階段：將整個測量譜段劃分為若干譜段，在每一個譜段內利用光譜傳感器采集黑體數據并去噪，計算得出多組系統輻射偏置與系統響應函數，從而求得該譜段內系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型，獲得各個譜段內的變化模型后，綜合得到整個測量譜段內系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型b(λ″)；第二階段：在任一測量時刻，獲得外場條件下的實時溫度t，代入變化模型b(λ″)后，得到光系統輻射偏置b_t(λ″)，從而實現對光譜傳感器的系統輻射偏置的自適應校正。本發明能夠自適應環境溫度的變化以及光譜傳感器響應的非均勻性，提高圖譜關聯系統的測譜準確度。

技術領域

本發明屬于光譜學與遙感的交叉技術領域，更具體地，涉及一種圖譜關聯系統光譜偏置外場的自適應校正方法及系統。

背景技術

多光譜技術是根據被測對象的光譜響應與波長之間的關系來區分被測對象類型的方法。其中被測對象的輻射亮度(輻射強度)與波長之間的關系在被測對象的輻射特性研究中是最基本的描述，估計被測對象的輻射特性需要在實驗室內通過黑體定標求得光譜傳感器的系統輻射偏置與系統響應函數，并根據系統輻射偏置與系統響應函數將系統內部影響去除后可以得到被測對象的輻射特性。

現有的系統輻射偏置與系統響應函數計算方法存在以下幾個問題：(1)常用計算方法為兩點校正法，但由于在室外條件下，觀測設備中光譜傳感器會受到環境溫度影響，因而無法使用實驗室內條件下測量計算得到的系統輻射偏置，也即是說，現有的校正方法缺乏適應環境溫度變化的能力。(2)光譜探測型設備(圖譜關聯系統)的光譜傳感器具有光譜響應的非均勻性，且其非均勻性在外場隨環境溫度非線性變化，其系統輻射偏置的非線性變化影響了探測設備的測譜準確度。

總的來說，由于外場環境溫度對光譜傳感器的系統輻射偏置的不利影響，以及光譜傳感器響應的非均勻性，直接將實驗室內獲得的系統輻射偏置校正的參數用于外場測量誤差很大；在外場創造恒溫條件進行測量，能夠在一定程度上保證外場測量的準確度，但是，因為外場恒溫條件成本高昂，且恒溫裝置體積龐大，適用性不高。因此必須發明在外場條件下的校正方法。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種圖譜關聯系統光譜偏置外場的自適應校正方法及系統，其目的在于，預測光譜傳感器在不同溫度條件下的系統輻射偏置，以自適應環境溫度的變化，同時對系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型進行分波段修正，以應對光譜傳感器響應的非均勻性，最終提高圖譜關聯系統的測譜準確度。

為實現上述目的，按照本發明的第一方面，提供了一種圖譜關聯系統光譜偏置外場的自適應校正方法，包括：第一階段和第二階段；

第一階段包括：

將整個測量譜段劃分為若干譜段，獲得各個譜段內圖譜關聯系統中光譜傳感器的系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型后，綜合得到整個測量譜段內系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型b(λ″)；

第二階段包括：

在任一測量時刻，獲得外場條件下的實時溫度t，代入變化模型b(λ″)后，得到光譜傳感器實際的系統輻射偏置b_t(λ″)，從而實現對光譜傳感器的系統輻射偏置的自適應校正。

在本發明在第一階段，將整個測量譜段劃分為若干譜段后，在劃分得到的譜段內分別獲得光譜傳感器的系統輻射偏置隨溫度變化的變化模型，從而在本發明的第二階段，根據外場的實時溫度獲取到的系統輻射偏置能夠自適應外場溫度的變化以及光譜傳感器光譜響應的非均勻性，因此，本發明所獲取到的系統輻射偏置與真實值更為接近，有利于提高圖譜關聯系統的測譜準確度。

本發明無需依賴于外場的恒溫條件和恒溫裝置，能夠更好地將實驗室內定標數據外推至室外條件。