[發明專利]一種無人機高光譜影像輻射定標方法

有效

• 申請號: 202210708892.5
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114778463B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 王智慧;孫中宇;耿守保;楊龍;溫美麗
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院廣州地理研究所
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01J3/28;B64C39/02;G01N21/17
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 楊可維;勞劍東

1.一種無人機高光譜影像輻射定標方法，其特征在于，包括以下步驟：

無人機搭載高光譜成像光譜儀獲取實驗區的高光譜影像數據；

地物光譜儀和標準白板于地面同步測量所述無人機在飛行期間的太陽輻射光譜，定義為第一太陽輻射數據；

提取所述高光譜影像數據和所述第一太陽輻射數據的文件名以及獲取時間信息；

將所述第一太陽輻射數據重采樣到所述高光譜影像數據的中心波長，并輸出重采樣后的太陽輻射光譜，定義為第二太陽輻射數據；

將所述第二太陽輻射數據的獲取時間信息和所述高光譜影像數據的獲取時間信息進行匹配，得到所述高光譜影像數據中每幅高光譜影像最匹配的太陽輻射光譜，并定義為第三太陽輻射數據；

根據所述第二太陽輻射數據和所述第三太陽輻射數據，計算標準白板高光譜影像DN值到太陽輻射光譜DN值的影像轉換系數；

根據所述第三太陽輻射數據和所述影像轉換系數，對所述高光譜影像數據中每幅高光譜影像進行輻射定標；

對經過所述輻射定標后的所述高光譜影像數據的反射率影像進行投影信息定義；

所述第二太陽輻射數據的處理過程包括：將所有所述第一太陽輻射數據重采樣到所述高光譜影像數據的中心波長上，生成重采樣后的所述第二太陽輻射數據；

其中，R_i為所述高光譜影像數據第i個波段的反射率，為所述第一太陽輻射數據第j個波段的光譜重采樣權重，為所述高光譜影像數據第i個波段的中心波長，為所述高光譜影像數據第i個波段的波段寬度；N為所述第一太陽輻射數據的波段數，為所述第一太陽輻射數據第j個波段, 為所述第一太陽輻射數據在第j個波段的數值；

所述第三太陽輻射數據的獲取過程包括：計算所述第二太陽輻射數據的獲取時間信息和所述高光譜影像數據的獲取時間信息之間的差值，當所述差值小于或等于5秒，則認定當前進行匹配的高光譜影像與太陽輻射光譜為同步獲取的，并將經過匹配校正后的所述第二太陽輻射數據定義為所述第三太陽輻射數據；

所述影像轉換系數T_i,k的計算方法為：

其中，R_{i ref}為所述第二太陽輻射數據的光譜反射率，DN_{i,k ref}為標準白板的高光譜影像數據第i個波段第k個像元的DN值，為高光譜影像數據在暗電流下第i個波段第k個像元的DN值；

所述輻射定標包括：根據所述影像轉換系數對所述高光譜影像數據進行同步輻射定標，將定標后的反射率影像按照ENVI格式輸出文件，定標后的所述高光譜影像數據的反射率為：

其中，T_i,k為影像轉換系數，DN_{i,k img}為當前高光譜影像數據第i個波段第k個像元的DN值，為高光譜影像數據在暗電流下第i個波段第k個像元的DN值，R_{i img}為所述第三太陽輻射數據。

2.如權利要求1所述的無人機高光譜影像輻射定標方法，其特征在于，所述無人機搭載高光譜成像光譜儀獲取實驗區的高光譜影像數據之前還包括：

無人機起飛前利用高光譜成像光譜儀和標準白板記錄晴朗條件下的太陽輻射光譜，關閉高光譜成像光譜儀的鏡頭蓋記錄暗電流，打開鏡頭蓋對標準白板進行反射率模式測量，當反射率呈平穩趨近100%直線時，切換至記錄輻射值模式。

3.如權利要求1所述的無人機高光譜影像輻射定標方法，其特征在于，所述無人機搭載高光譜成像光譜儀獲取實驗區的高光譜影像數據期間還包括：

利用無人機搭載的GPS模塊記錄所述高光譜影像數據中每幅高光譜影像的中心經緯度、高程和獲取時間。