一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法技术

本发明专利技术一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法，卫星以极高时间分辨率和较高空间分辨率对地表均匀区重复成像，在光照条件和地面辐射特性基本一致的前提下，统计成像在均匀区的探元均值和标准差，并将二者比值作为像元信噪比，再由若干像元信噪比取均值作为图像信噪比。该方法排除了像元响应空间不一致性的影响，统计每个像元多次成像数据的标准差时主要反映了重复采样的不确定性，因此噪声在数值上可以得到有效约束，可以反映卫星图像真实的信噪比，从而客观评价地球同步轨道遥感卫星成像能力，因此在卫星地面系统工程开展在轨测试和在轨运行阶段图像质量评价中具有实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于遥感评价领域，涉及一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法。
技术介绍
信噪比(SNR)是遥感图像质量评价的一项关键指标，目前主流的遥感图像信噪比测量方法，可以称为单景均匀区法，如参考文献“GJB5088-2002资源卫星在轨图像质量评定方法”；“QJ20099.1-2012陆地观测卫星遥感图像质量评价方法”；“高分一号卫星图像质量在轨测试评价”中提到的，需要首先人为选择均匀样本区，然后计算样本区均值和标准差，二者比值作为样本区信噪比。上述方法非常适合太阳同步轨道遥感卫星，该型卫星一般采用线阵推扫方式成像，预处理时统计每个探元一轨百万次以上成像的灰度，得到定标系数进行相对辐射校正，能够基本保证像元响应的空间一致性，在此前提下应用上述方法可以获得很好的效果。但是地球同步轨道卫星预处理时无法套用上述大数据统计方法，在轨测量像元响应空间不一致性存在实际困难，因此会导致信噪比指标偏低，评价不客观，因此迫切需要研究提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法，本专利技术方法求得的信噪比能够排除像元响应空间不一致性的影响，计算结果能够客观反映卫星性能。本专利技术的技术方案是：一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法，步骤如下：1)确定用于在轨信噪比测试的地面均匀区，所述的地面均匀区空间范围水平方向应不小于P个像元GSDx，垂直方向应不小于Q个像元GSDy；其中GSDx为卫星水平方向像元分辨率，GSDy为卫星中心视场垂直方向像元分辨率；2)调整卫星姿态，使成像中心视场对准地面均匀区中心位置，连续成像K次；3)筛选出不少于L次成像落在均匀区内的N个探元；4)对步骤3)筛选出的每个探元，计算L次成像的像元灰度均值x、标准差σ，以及均值与标准差的比值作为该探元的信噪比；5)采用N个探元信噪比的中值作为最终图像信噪比。所述的P、Q、K均为不小于20的正整数；所述的L为取值范围在[10,K]的正整数；所述的N为取值范围在[10,P×Q]的正整数。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术方法从理论上排除了基于凝视成像的卫星像元响应空间不一致性的影响，统计每个像元多次成像数据的标准差时主要反映了重复采样的不确定性，因此噪声在数值上可以得到有效约束，可以反映卫星图像真实的信噪比，从而客观评价地球同步轨道遥感卫星成像能力，因此在卫星地面系统工程开展在轨测试和在轨运行阶段图像质量评价中具有实际应用价值。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2为采用单景均匀区方法示意图；图3为本专利技术方法示意图。具体实施方式下面参照附图对一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法进行说明。如图1所示，一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法步骤如下：1、确定用于在轨信噪比测试的地面均匀区，若卫星中心视场地面分辨率水平方向为50m，垂直方向为50m，均匀区空间范围应大于1km×1km；2、调整卫星姿态，使成像中心视场对准均匀区中心位置，以高时间分辨率连续成像20次；3、筛选出15次成像均位于均匀区内的300个探元；4、对步骤3筛选出的每个探元，计算15次成像的像元灰度均值x、标准差σ，以及均值与标准差的比值5、采用300个探元信噪比的中值作为图像信噪比。如图2所示，采用单景均匀区方法计算信噪比，选取特定时刻一景图像，由于凝视成像模式下不易开展相对辐射定标，因此像元响应空间不一致性对均匀区的假定会有较大影响，从而带来较大误差。如图3所示，采用本方法，选取t1至tk可共K个时刻连续成像的数据，由于凝视成像时间分辨率较高，短时间内即可完成，数据基本排除了像元响应空间不一致性的影响，统计每个像元多次成像数据的标准差时主要反映了重复采样的不确定性，因此噪声在数值上可以得到有效约束，可以反映卫星图像真实的信噪比，从而客观评价地球同步轨道遥感卫星成像能力，因此在卫星地面系统工程开展在轨测试和在轨运行阶段图像质量评价中具有实际应用价值。本专利技术说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法，其特征在于：1)确定用于在轨信噪比测试的地面均匀区，所述的地面均匀区空间范围水平方向应不小于P个像元GSDx，垂直方向应不小于Q个像元GSDy；其中GSDx为卫星水平方向像元分辨率，GSDy为卫星中心视场垂直方向像元分辨率；2)调整卫星姿态，使成像中心视场对准地面均匀区中心位置，连续成像K次；3)筛选出不少于L次成像落在均匀区内的N个探元；4)对步骤3)筛选出的每个探元，计算L次成像的像元灰度均值x、标准差σ，以及均值与标准差的比值作为该探元的信噪比；5)采用N个探元信噪比的中值作为最终图像信噪比。

【技术特征摘要】
1.一种基于凝视成像的卫星在轨信噪比测试方法，其特征在于：
1)确定用于在轨信噪比测试的地面均匀区，所述的地面均匀区空间范围水平方向应不小于P个像元GSDx，垂直方向应不小于Q个像元GSDy；其中GSDx为卫星水平方向像元分辨率，GSDy为卫星中心视场垂直方向像元分辨率；
2)调整卫星姿态，使成像中心视场对准地面均匀区中心位置，连续成像K次；
3)筛选出不少于L次成像落在均匀区内的N个探元；
4)对步骤3)筛选出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王殿中，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11