[發明專利]一種基于貝爾編碼圖像的空間目標光度反演方法

有效

• 申請號: 202011098169.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112200825B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 馬馳;馬巖;鐘興;劉潤山;張坤;解延浩
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/194;G06T5/00;G01N21/25
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明提出一種基于貝爾編碼圖像的空間目標光度反演方法，屬于空間目標光度特征測量與反演技術領域，解決了貝爾編碼相機帶外響應的干擾問題。包括以下步驟：步驟一、建立貝爾編碼相機輻射傳遞矩陣；步驟二、貝爾編碼圖像插值還原；步驟三、空間目標分割提取，剔除無效的圖像背景；步驟四、空間目標光度數據解算，利用輻射矩陣逆向求解得到目標的輻亮度特征，代入相機的基本參數，反演計算得到目標的光度信息。本發明實現了基于貝爾編碼相機拍攝的空間目標圖像定量反演空間目標光度，提升了貝爾編碼相機在空間目標觀測領域的應用能力。

技術領域

本發明屬于空間目標光度特征測量與反演技術領域，特別是涉及一種基于貝爾編碼圖像的空間目標光度反演方法

背景技術

隨著航天技術的發展和經濟社會對航天資源與日俱增的依賴，人造空間目標的數量逐年遞增，如何利用目標多維度特征實現空間資產的運行維護與安全管理成為熱點研究方向。光度特征是空間目標的重要物理特征之一，能在一定程度上反映目標的尺寸、形狀、類別、表面材質、姿態及運行狀態等特征，可以用于空間目標的輔助識別。利用相機拍攝空間目標，并根據獲取的圖像進行光度反演計算是獲取空間目標光度特性最有效且應用最廣泛的方法。

目前，空間目標光度反演方法僅適用于全色圖像，該方法主要是利用拍攝相機的輻射定標系數較為直接的解算目標光度信息。與全色圖像相比，貝爾編碼圖像主要有兩方面區別，一是貝爾編碼圖像存在顏色像素缺失，單獨一個通道的數據不能構成一幅完整的彩色圖像；二是獲取貝爾編碼圖像的貝爾編碼相機往往存在帶外響應，即相機R、G、B三通道探測器在相互的譜段范圍內具有一定的帶外響應，導致獲取的單通道圖像所表示的空間目標光度混疊了另外兩個通道的光度信息，三個通道的信息也無法直接合并為空間目標在可見光波段內的光度信息。由于上述原因，針對全色圖像的空間目標光度反演方法不適用于貝爾編碼圖像，限制了貝爾編碼相機在空間目標光度測量領域的應用。

因此，研究基于貝爾圖像的空間目標光度反演方法可拓展貝爾編碼相機在空間目標觀測領域的應用范圍，具有重要的理論意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的是突破傳統光度反演方法僅適用于全色圖像的局限性，提供一種基于貝爾編碼圖像的空間目標光度反演方法，通過構建貝爾編碼相機輻射傳遞矩陣的方法，實現了基于貝爾編碼圖像的空間目標反演目標光度信息。

本發明是通過以下技術方案實現的，一種基于貝爾編碼圖像的空間目標光度反演方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、建立貝爾編碼相機輻射傳遞矩陣：測量貝爾編碼相機的三個不同通道的光譜響應，確立三個通道的譜段帶寬區間，建立輻射傳遞矩陣；

步驟二、貝爾編碼圖像插值還原：利用插值方法恢復所拍攝空間目標原始數據中缺失像素的DN值，以獲得三個通道的圖像數據；

步驟三、空間目標分割提取：采用閾值分割方法分別從三個通道中提取得到表示空間目標光度信息的像素，剔除無效的圖像背景；

步驟四、空間目標光度數據解算：利用輻射矩陣逆向求解得到空間目標的輻亮度特征；根據相機的基本參數，通過反演計算得到目標的光度信息。

進一步地，所述步驟一中，拍攝空間圖像的相機采用貝爾編碼模式探測器，相機輸出含有R、G、B三個通道的貝爾編碼圖像；其中R、G、B三個通道光譜帶寬分別為λ₁、λ₂、λ₃，R、G、B三個通道的譜段帶寬為可連續且不重疊覆蓋的可見光波段。

進一步地，所述步驟一中，采用光譜定標裝置測量相機R、G、B三個通道的光譜響應，建立相機R、G、B三個通道內像素輸出DN值與拍攝目標輻亮度的關系，即：