[發明專利]一種輻射定標數據噪聲估計方法及裝置

在審

• 申請號: 202010062477.8
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111291322A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 于凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01C25/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 方丁一

本公開提供了一種輻射定標數據噪聲估計方法，輻射定標數據包括多個探元對多級輻射源的探測數據，方法包括：S1，獲取輻射定標數據，輻射定標數據為k行n列的數據矩陣(k為探元數，n為輻射級數)；S2，以數據矩陣的一列數據為基準列數據，分別與數據矩陣中的每列數據進行最小二乘線性擬合，獲得基準列數據與數據矩陣的每列數據的最小二乘線性擬合矩陣；S3，選取最小二乘線性擬合矩陣中每行的最大值組成最大值列，最大值列即為基準列數據相對于數據矩陣中的每列數據的最小二乘擬合殘差；S4，分別以數據矩陣中的其他列數據為基準列數據，重復步驟S2～S3，獲得最小二乘擬合殘差矩陣，最小擬合殘差矩陣即為輻射定標數據的初級噪聲估計。

技術領域

本公開涉及噪聲估計技術領域，尤其涉及一種輻射定標數據噪聲估計方法及裝置。

背景技術

在光學傳感器的定標過程中，需要使用多種工作方式不同的實驗設備，根據傳感器特點、輻射源特性及其他實驗條件綜合設計定標實驗方案獲取輻射定標參數，因此導致整個實驗過程非常復雜、費時很長。在長時間連續實驗測量和工作方式切換過程中，雜散光、暗電流、隨機噪聲均會隨著實驗環境和傳感器狀態的變化而發生改變，進而影響定標精度。為了消除這些噪聲的影響，人們通過對近似黑體成像和關閉傳感器快門成像方式實現對暗電流的測量，或者利用圖像中領域輻射不一致性計算雜散光，或者利用圖像局部模糊變異信息計算雜散光，也有人使用移動變化分析參數模型進行雜散光校正，或者利用矩陣源編碼理論計算空間變化卷積從而對雜散光進行校正，或者利用圖像金字塔與貝葉斯準則實現對隨機噪聲的去除，奇異值分解、維納濾波、小波變換等技術也被使用在圖像去噪領域。

盡管上述噪聲分析方法對實際光學遙感圖像進行校正、優化時都具有良好的效果，但是對于傳感器發射前輻射定標數據的噪聲估計卻無法適用。發射前實驗室定標常采用“輻射源+反射器+傳感器”或“輻射源+積分球+傳感器”兩種模式進行，即通過傳感器對多個輻射源的測量結果計算探元測量結果與真實輻射值間的轉換關系或各探元測量結果間的轉換關系。在實際成像的遙感光學數據中，太陽是一種穩定的輻射源，地表不同地物的反射特征不同，圖像噪聲來自包含了地面、大氣和傳感器構成的成像系統，因而遙感圖像噪聲和實驗室定標噪聲的性質和特點完全不同。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種輻射定標數據噪聲估計方法及裝置至少解決以上技術問題。

(二)技術方案

本公開提供了一種輻射定標數據噪聲估計方法，輻射定標數據包括多個探元對多級輻射源的探測數據，方法包括：S1，獲取輻射定標數據，輻射定標數據為k行n列的數據矩陣；S2，以數據矩陣的一列數據為基準列數據，分別與數據矩陣中的每列數據進行最小二乘線性擬合，獲得基準列數據與數據矩陣的每列數據的最小二乘線性擬合矩陣；S3，選取最小二乘線性擬合矩陣中每行的最大值組成最大值列，最大值列即為基準列數據相對于數據矩陣中的每列數據的最小二乘擬合殘差；S4，分別以數據矩陣中的其他列數據為基準列數據，重復步驟S2～S3，獲得最小二乘擬合殘差矩陣，最小擬合殘差矩陣即為輻射定標數據的初級噪聲估計。

可選地，該方法還包括：S5，判斷初級噪聲估計是否大于預設閾值，若小于預設閾值則所述初級噪聲估計即為輻射定標數據的目標噪聲估計，若大于預設閾值則執行步驟S6。S6，將初級噪聲估計從所述數據矩陣中去除獲得第一數據矩陣，對第一數據矩陣重復執行步驟S2～S5，直至初級噪聲估計小于預設閾值，得到多個初級噪聲估計，依次累加多個初級噪聲估計即得輻射定標數據的目標噪聲估計。

可選地，該方法還包括：S5’，將初級噪聲估計從數據矩陣中去除獲得第一數據矩陣，對所述第一數據矩陣重復執行步驟S2～S4預設次數，得到多次初級噪聲估計；S6’，累加多次初級噪聲估計即得輻射定標數據的目標噪聲估計。

可選地，步驟S2中基準列數據與數據矩陣中每列數據的最小二乘線性擬合的計算公式為：