[發(fā)明專利]一種基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011200555.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112381769B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鵬;艾晶晶;鄭佚超;景健;韓鐘毅;白兆明;黃悅;楊震林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06T7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發(fā)明公開了一種基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：基于對(duì)比度或邊緣識(shí)別，提取預(yù)獲取月球圖像在衛(wèi)星掃描方向與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向的像素長(zhǎng)度；根據(jù)星歷計(jì)算衛(wèi)星參數(shù)與月球參數(shù)；其中，衛(wèi)星參數(shù)與月球參數(shù)分別為遙感器沿衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向的掃描速度與月球?衛(wèi)星?太陽(yáng)的相對(duì)位置；基于提取獲得的像素長(zhǎng)度計(jì)算月相角與軌道角，構(gòu)建獲得衛(wèi)星視角的理論月相圖形函數(shù)；通過(guò)函數(shù)擬合，確定預(yù)獲取月球圖像與理論月相圖形函數(shù)的轉(zhuǎn)化系數(shù)，獲得過(guò)采樣系數(shù)；基于所述過(guò)采樣系數(shù)修正由于衛(wèi)星觀測(cè)月球圖像的時(shí)間序列重組造成的月球形狀拉伸，實(shí)現(xiàn)過(guò)采樣校正。本發(fā)明能夠較準(zhǔn)確地剔除過(guò)采樣對(duì)月球輻射校正的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙感與月球定標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

遙感器由光學(xué)部分與電學(xué)部分組成，兩部分共同完成遙感探測(cè)的工作。其中，定標(biāo)系數(shù)就是用來(lái)量化傳輸回地球的電學(xué)計(jì)數(shù)信息與光學(xué)探測(cè)器實(shí)際探測(cè)到的光學(xué)信息的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

遙感衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，會(huì)受到諸如空間環(huán)境、儀器狀態(tài)等方面的影響，其實(shí)際工作環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)會(huì)有很大不同，導(dǎo)致遙感器在軌時(shí)的定標(biāo)系數(shù)與發(fā)射之前相比會(huì)有一定的區(qū)別。因此，需要在軌輻射定標(biāo)對(duì)到達(dá)軌道的遙感器定標(biāo)系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改。在太陽(yáng)輻射波段，常用到月球作為穩(wěn)定的外部輻射校準(zhǔn)源。遙感衛(wèi)星通過(guò)橫向掃描與縱向衛(wèi)星移動(dòng)，使一個(gè)探測(cè)器觀測(cè)到完整的二維圖像。但是，對(duì)地觀測(cè)的衛(wèi)星在觀測(cè)月球時(shí)，由于地球-衛(wèi)星距離與月球-衛(wèi)星距離相差懸殊，掃描月球的速度與衛(wèi)星移動(dòng)的速度不匹配，導(dǎo)致相鄰兩幀并非首尾相連，而是會(huì)有重復(fù)的部分，這就造成了過(guò)采樣；導(dǎo)致實(shí)際觀測(cè)到的月球圖像在衛(wèi)星移動(dòng)方向上有拉伸變形，一張?jiān)虑驁D像實(shí)際重復(fù)拍攝了多個(gè)月球；月球輻射定標(biāo)時(shí)需要通過(guò)計(jì)算過(guò)采樣系數(shù)(反映重復(fù)率)，將該因素的影響剔除。

目前，工程上常用到的過(guò)采樣的去除方法主要有兩類。其中一類是MODIS采用的運(yùn)用星歷計(jì)算衛(wèi)星參數(shù)、遙感器掃描速度與月球參數(shù)，模擬出過(guò)采樣系數(shù)，此方法的優(yōu)點(diǎn)是可以不借助圖像模擬計(jì)算任意時(shí)刻的過(guò)采樣系數(shù)，不受圖像質(zhì)量的限制，缺陷在于將衛(wèi)星視作質(zhì)點(diǎn)，無(wú)法考慮內(nèi)部探測(cè)器指向?qū)τ^測(cè)的影響，且結(jié)果依賴于星歷模擬的準(zhǔn)確性。另一類是SeaWIFS采用的分析月球圖像的方法，通過(guò)分析觀測(cè)到的實(shí)際月球圖像對(duì)過(guò)采樣進(jìn)行分析；其考慮了衛(wèi)星實(shí)際情況對(duì)過(guò)采樣的影響；缺陷在于SeaWIFS中傳統(tǒng)的過(guò)采樣算法只適用于低月相角的情況，且只使用月球圖像中特定的一幀數(shù)據(jù)，效果嚴(yán)重依賴圖像的分辨率，實(shí)用性不佳。

綜上，亟需一種新的基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法及系統(tǒng)，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題。本發(fā)明采用對(duì)實(shí)際月球圖像進(jìn)行處理的方法獲得實(shí)際過(guò)采樣的方法，減小了模擬計(jì)算的精確性對(duì)過(guò)采樣分析的影響；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)月球圖像的過(guò)采樣分析，得到包含了圖像重復(fù)率信息的過(guò)采樣系數(shù)，可解決傳統(tǒng)算法適用月相范圍小，嚴(yán)重依賴圖像分辨率等問題；能夠一定程度上抑制由于前期對(duì)月球的圖像分割提取造成的誤差，實(shí)用性較強(qiáng)；能夠較準(zhǔn)確地剔除過(guò)采樣對(duì)月球輻射校正的影響。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種基于月相圖形函數(shù)化擬合的過(guò)采樣校正方法，包括以下步驟：

步驟1，基于對(duì)比度或邊緣識(shí)別，提取預(yù)獲取月球圖像在衛(wèi)星掃描方向與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向的像素長(zhǎng)度；

步驟2，根據(jù)星歷計(jì)算衛(wèi)星參數(shù)與月球參數(shù)；其中，衛(wèi)星參數(shù)與月球參數(shù)分別為遙感器沿衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向的掃描速度與月球-衛(wèi)星-太陽(yáng)的相對(duì)位置；基于步驟1提取獲得的像素長(zhǎng)度計(jì)算月相角與軌道角，構(gòu)建獲得衛(wèi)星視角的理論月相圖形函數(shù)；

步驟3，通過(guò)函數(shù)擬合，確定預(yù)獲取月球圖像與理論月相圖形函數(shù)的轉(zhuǎn)化系數(shù)，獲得過(guò)采樣系數(shù)；基于所述過(guò)采樣系數(shù)修正由于衛(wèi)星觀測(cè)月球圖像的時(shí)間序列重組造成的月球形狀拉伸，實(shí)現(xiàn)過(guò)采樣校正。