[發明專利]一種小面元黑體擴束定標方法及系統

有效

• 申請號: 202011021682.6
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112129420B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 杜永明;秦伯雄;曹彪;歷華;卞尊健;肖青;柳欽火
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01J5/52
• 分類號: G01J5/52;G01J5/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 宋玲玲

本發明公開了一種小面元黑體擴束定標方法，包括：通過紅外光束擴散單元，將小面元黑體發射的紅外輻射光束擴散至完全覆蓋紅外探測器的焦平面；通過小面元黑體輻射源的光學擴束，實現對大面積的紅外探測器的輻射定標；確定紅外光束擴散單元的衰減系數后，確定準確的輻射亮度。小面元黑體擴束定標系統，包括位于探測器焦平面前方的小面元黑體，以及位于小面元黑體與探測器焦平面之間的紅外光束擴散單元。本發明提供了一種小面元黑體定標方法；本發明通過紅外光束擴散單元，實現使用較小的黑體來為大面元的紅外相機做定標的目的，本發明可實現定標黑體裝置的小型化，能夠在保證定標精度的前提下，減少定標裝置的體積和重量，具有較好的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種紅外遙感探測器的定標方法及系統，尤其涉及一種小面元黑體擴束定標方法及系統，屬于遙感技術領域。

背景技術

輻射定標是指對輻射測量儀器的輸出數據進行校準，通過各種標準輻射源，在不同波譜段建立成像光譜儀入瞳處的光譜輻射亮度值與成像光譜儀輸出的數字量化值之間的定量關系。

傳統的黑體定標方案是用一個全口徑的面元黑體提供已知的入射通量，測出輻射計探測器對此通量的響應信號。在測得響應率值后，依據它對未知源所發出信號的測量，推算未知入射通量之值。這種方案黑體的尺寸要不小于焦平面的尺寸。對于大面陣的探測器，定標裝置的尺寸也隨之而增加。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種小面元黑體擴束定標方法及系統。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：一種小面元黑體擴束定標方法，可以解決在保證定標精度的前提下，紅外遙感器定標裝置小型化的問題。包括以下步驟：

步驟一、紅外光束擴散；通過紅外光束擴散單元，將小面元黑體發射的紅外輻射光束擴散至完全覆蓋紅外探測器的焦平面；通過小面元黑體輻射源的光學擴束，實現對大面積的紅外探測器的輻射定標，同時小面元黑體輻射的通量密度在擴束的過程中發生衰減；

步驟二、計算紅外光束擴散單元的衰減系數；根據小面元黑體輻射響應斜率以及全尺寸黑體輻射響應斜率計算得到紅外光束擴散單元的衰減系數；

步驟三、確定紅外光束擴散單元的衰減系數后，每次紅外探測器執行定標任務的時候，通過如下公式確定準確的輻射亮度：

a＝A*(L5-L6)/(DN5-DN6)，

b＝L5-DN5*a，

Lx＝DNx*a+b，

其中，a為小面元黑體輻射響應斜率；b為小面元黑體輻射的定標系數；A為紅外光束擴散單元的衰減系數，L5和L6是執行定標任務時的高低溫黑體輻射亮度，DN5，DN6是相應的紅外相機輸出的DN值，DNx是任意觀測時刻相機輸出的DN值，Lx是定標之后的輻射亮度，完成對小面元黑體擴束的定標。

進一步地，步驟二中計算紅外光束擴散單元的衰減系數方法包括：

S1、根據小面元黑體表面的輻射亮度及擴束后的輻射亮度計算小面元黑體輻射響應斜率；

S2、根據全尺寸黑體表面的輻射亮度計算全尺寸黑體輻射響應斜率；

S3、根據探測器輻射響應斜率不變原理計算紅外光束擴散單元的衰減系數。

進一步地，小面元黑體輻射響應斜率計算方法為：

S1、設定小面元黑體溫度為T1，根據普朗克公式，計算得到小面元黑體表面的輻射亮度為L1＝e*Plank(T1)；

其中Plank(T1)是普朗克黑體輻射公式，e是黑體表面發射率；

S2、經過光束擴散單元發生擴束后,照射到焦平面的輻射亮度為L1’，L1’＝L1*A，其中A為紅外光束擴散單元的衰減系數；