[發(fā)明專利]一種以貝爾模板推掃模式成像的視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010176900.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111415392A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 李立濤;張過;蔣永華
• 申請（專利權）人: 湖北師范大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開了一種以貝爾模板推掃模式成像的視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法，包括：S1，重構貝爾模板；S2，基于視頻衛(wèi)星推掃模式成像的原始數據；S3，確定貝爾模板各波段相對輻射定標參考基準；S4，將貝爾模板各探元灰度分布映射到各波段相對輻射定標參考基準。S5，經過步驟S1?S4完成了視頻衛(wèi)星貝爾模板載荷推掃成像模式下的相對輻射定標工作，獲取了視頻為貝爾模板各波段相對輻射校正參數，為后續(xù)貝爾模板原始圖像的輻射校正提供輸入。S6，貝爾模板相對輻射校正參數的應用。本發(fā)明適用于以貝爾模板推掃模式成像的視頻衛(wèi)星的在軌相對輻射定標，具有高頻次、精度高、更便利、成本低的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及搭載貝爾模板類載荷的視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法，特別針對以貝爾模板推掃模式成像的一種視頻衛(wèi)星在軌相對輻射定標方法。

背景技術

在“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”等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、地面數據處理等方面的創(chuàng)新，我國遙感衛(wèi)星的空間分辨率、時間分辨率、數據質量大幅提升，為我國現(xiàn)代農業(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。隨著各類遙感應用的深入，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)信息已經成為迫切需求。而視頻衛(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，成為近年來發(fā)展的熱點。

常規(guī)線陣推掃式光學遙感衛(wèi)星傳感器通過在焦面鋪設多條平行的覆蓋不同光譜范圍的線陣傳感器，依次對相同目標瞬時成像，獲取該目標不同波段上的信息，通過波段組合形成目標的彩色影像。對于搭載面陣載荷的視頻衛(wèi)星而言，若采用同類方法則需在衛(wèi)星傳感器焦面鋪設多通道焦面，當面陣大小為4096×3072時，則至少需要在焦面鋪設3個4096×3072大小的面陣探測器，同時需要三個面陣具備相同的光路條件。將會導致傳感器體積重量大、研制成本高、生產工藝難度大，尤其數據量巨大，不利于航天視頻對地觀測的應用。為了減少傳感器體積、重量、成本，降低載荷研制和生產工藝難度，減輕星上固存和數據傳輸的壓力，視頻衛(wèi)星載荷一般采用探測器+濾光片的組合方式。在探測器前安置一個彩色濾光陣列(Color?Filter?Array，CFA)，通過彩色濾光陣列完成色彩信息篩選，該彩色濾光陣列通常采用貝爾模板(也稱：Bayer模板)的方式，如我國的吉林一號視頻衛(wèi)星采用“RGGB”型Bayer模板(圖1(a))和珠海一號視頻衛(wèi)星采用“GBRG”型Bayer模板(圖1(b))。Bayer模板成像時每個探元位置只獲取一種顏色，有效降低了傳感器重量、體積，減少三分之二的數據量，完整的紅綠藍(RGB)彩色波段信息通過Bayer插值算法重建獲得。

為解決傳統(tǒng)視頻衛(wèi)星成像模式單一，地表覆蓋范圍較窄的問題，國內外大多視頻衛(wèi)星均具備多種成像模式，比如以凝視成像(圖2所示)獲取地表動態(tài)信息，以推掃成像模式(圖3所示)拓展視頻衛(wèi)星單次成像范圍，獲取長條帶、大范圍成像數據，兩種模式根據實際在軌應用需求，可靈活調整。

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)星在軌后地面處理系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)。但衛(wèi)星在發(fā)射過程受發(fā)射震動和衛(wèi)星在軌運行后溫熱、空間環(huán)境等物理環(huán)境劇烈變化的影響，以及衛(wèi)星傳感器探元存在隨時間變化的衰減問題，使得衛(wèi)星傳感器在軌響應狀態(tài)存在周期性復雜變化，導致視頻衛(wèi)星發(fā)射前實驗室定標結果無法長期在軌應用，直接降低了衛(wèi)星成像數據的質量，急需在軌輻射定標以提升圖像質量。針對視頻面陣凝視模式的在軌相對輻射定標已有相關研究，但對于視頻面陣推掃模式的在軌相對輻射定標研究較少。且不同于視頻面陣成像的在軌均勻場定標，也不同于線陣推掃式衛(wèi)星的統(tǒng)計定標或偏航定標，面陣貝爾模塊推掃成像模式為視頻衛(wèi)星在軌輻射定標帶來挑戰(zhàn)。因此，研究視頻衛(wèi)星面陣傳感器的在軌輻射定標技術，尤其以面陣貝爾模板推掃模式成像的視頻衛(wèi)星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