一种可见光遥感图像反射率获取方法技术

本发明专利技术涉及一种可见光遥感图像反射率获取方法，该方法包括：接收可见光谱段对地观测通道的预定天数内全部冷空视场观测计数值；从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，该最小冷空视场观测计数值为暗电流计数值；根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。本发明专利技术的可见光遥感图像反射率获取方法从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值作为暗电流计数值，使得暗电流计数值更准确、更稳定、具有更强的抗干扰性。

A Method for Obtaining Reflectivity of Visible Remote Sensing Images

【技术实现步骤摘要】
一种可见光遥感图像反射率获取方法
本专利技术涉及领域，尤其涉及一种可见光遥感图像反射率获取方法。
技术介绍
卫星观测辐射产品，必须经过辐射定标等数据预处理过程，辐射定标就是将数字信号转换回能量信息的过程。可见近红外谱段成像仪的原始对地观测计数值(DigitalNumber，DN)，一般基于辐射定标公式，转化为反射率或辐亮度，进入后续的定量反演流程。一般采用如下线性辐射定标公式对观测计数值进行处理：ρ＝k(DN-DC)其中，ρ为像元反射率，单位为1％，k为辐射定标系数，DN为观测计数值，DC(DarkCurrent)为暗电流计数值。这其中，k和DC是辐射定标的重要参数，是统计独立的两个变量。暗电流计数值是没有入射能量时，探测器的本底输出。目前，研究和估算定标系数的技术方法较多，但是目前，在实时业务系统中，暗电流计数值的获取一般通过以下两种方案：方案一采用固定数值。这主要是考虑到两方面的原因：一方面，利用辐射定标场以及交叉定标等多种方法实现在轨的业务辐射定标，推导出平均状态下的斜率和暗电流计数值。作为辐射定标参数之一，暗电流计数值约每年更新一次；另一方面，由于可见光谱段使用硅探测器实现探测。硅探测器被广泛地认为本底输出值稳定，变化微弱，因此采取固定暗电流计数值的方法。该方案采用固定的暗电流计数值(DCconstant)，在对地观测数据中移除，如下式ρ1＝k(DN-DCconstant)其中，ρ1为方案一的像元反射率，单位为1％，k为辐射定标系数，DN为观测计数值，DCconstant为固定的暗电流计数值。方案二采用与对地观测同步测量得到的冷空观测计数值。对于气象卫星成像仪，每个对地成像周期，均会采集冷空视场观测值。由于冷空视场指向深空宇宙空间，因此冷空观测计数值作为仪器无能量入射状态下的暗电流计数值，用于反射率计算。冷空计数值的采集时间与对地观测数据采集时间相差小于1秒。该方案，利用与对地观测同步获取的实时冷空计数值(DCreal)作为暗电流计数值，每帧的对地观测数据均减去该帧对应实时值DCreal，如下式：ρ2＝k(DN-DCreal)然而，方案一中暗电流计数值采用固定值，有以下缺点：遥感器自身状态是随时间变化的，如果不订正这些波动或者每年随定标斜率同步更新一到两次，那么在进行气候研究中，暗电流计数值不准确，计算结果将不可避免地包含了仪器自身的变化信息，干扰气候变化的正常研究判断。然而，方案二中暗电流计数值采用实时采集的数值，有以下缺点：实时冷空观测计数值与对地观测同步，随空间时间不断变化。暗电流自身随探测器原件和电子学系统对温度波动而产生的变化；来自地球及其他器件反射的杂散光进入到冷空视场而产生的波动。暗电流计数值不准确，导致对地观测反射率计算结果引入存在空间分布的随机误差。因此，对地观测数据移除含有杂散信号污染的暗电流计数值，会导致转换后的反射率较实际情况偏低，会增大实时业务产品反演的随机误差。另一方面，移除的暗电流计数值如果不能反应仪器状态的变化，计算出的反射率混杂了仪器自身状态信息，增大了对气候研究的系统误差。因此，提供一种可见光遥感图像反射率获取方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的可见光遥感图像反射率获取方法，解决了现有技术中暗电流计数值不准确的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种可见光遥感图像反射率获取方法，包括：接收可见光谱段对地观测通道的预定天数内全部冷空视场观测计数值；从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，该最小冷空视场观测计数值为暗电流计数值；根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。进一步地，从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，具体包括：按照时序对预定天数内全部冷空视场观测计数值进行排序，构建冷空视场观测计数值时间序列数据集；选取冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数；根据冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数获取冷空视场观测计数值时间序列数据集的绝对离差数据集；选取绝对离差数据集的中位数；根据冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数和绝对离差数据集的中位数获取最小冷空视场观测计数值。进一步地，通过以下公式获取最小冷空视场观测计数值：DCest＝DCmedian-β*MAD其中，DCest为最小冷空视场观测计数值，DCmedian为冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数，MAD为绝对离差数据集的中位数，β为常数。进一步地，通过以下公式根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率：ρ＝k(DN-DCEst)其中，ρ为可见光遥感图像反射率，k为辐射定标系数，DN为观测计数值，DCEst为暗电流计数值。进一步地，上述可见光遥感图像反射率获取方法，还包括：当计算历史数据的可见光遥感图像反射率时，根据同一历史时间的暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。进一步地，当计算历史数据的可见光遥感图像反射率时，通过以下公式根据同一历史时间的暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率：ρ(历史时间)＝k(DN(历史时间)-DCEst(历史时间))其中，DCEst(历史时间)＝DCmedian(历史时间)-β*MAD(历史时间)，ρ(历史时间)为历史时间的可见光遥感图像反射率，k为辐射定标系数，DN为历史时间的观测计数值，DCEst(历史时间)为历史时间的暗电流计数值。进一步地，上述可见光遥感图像反射率获取方法，还包括：当计算实时的可见光遥感图像反射率时，根据提前预定天数内的暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。进一步地，上述可见光遥感图像反射率获取方法，还包括：ρ(实时)＝k(DN(实时)-DCEst(提前))其中，DCEst(提前)＝DCmedian(提前)-β*MAD(提前)，ρ(实时)为实时的可见光遥感图像反射率，k为辐射定标系数，DN(实时)为实时的观测计数值，DCEst(提前)为提前预定天数内的暗电流计数值。根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。根据本专利技术的又一方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述方法的步骤。本专利技术与现有技术相比具有以下的优点：1.本专利技术的可见光遥感图像反射率获取方法从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值作为暗电流计数值，使得暗电流计数值更准确、更稳定、具有更强的抗干扰性；2.本专利技术的可见光遥感图像反射率获取方法计算历史数据的可见光遥感图像反射率时，根据同一历史时间的暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率，利用同一时间的暗电流计数值处理观测计数值，确保计算的可见光遥感图像反射率准确；3.本专利技术的可见光遥感图像反射率获取方法计算实时的可见光遥感图像反射率时，根据提前预定天数内的暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率，利用近期的暗电流计数值实时处理观测计数值，使得实时计算的可见光遥感图像反射率更接近真实值。附图说明以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的可见光遥感图像反射率获取方法步骤图；图2(a)为2009年3月20日MERSI通道8冷空观测计数值数据集；图2(b本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光遥感图像反射率获取方法，其特征在于，包括：接收可见光谱段对地观测通道的预定天数内全部冷空视场观测计数值；从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，该最小冷空视场观测计数值为暗电流计数值；根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。

【技术特征摘要】
1.一种可见光遥感图像反射率获取方法，其特征在于，包括：接收可见光谱段对地观测通道的预定天数内全部冷空视场观测计数值；从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，该最小冷空视场观测计数值为暗电流计数值；根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率。2.根据权利要求1所述的可见光遥感图像反射率获取方法，其特征在于，从该预定天数内全部冷空视场观测计数值提取最小冷空视场观测计数值，具体包括：按照时序对预定天数内全部冷空视场观测计数值进行排序，构建冷空视场观测计数值时间序列数据集；选取冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数；根据冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数获取冷空视场观测计数值时间序列数据集的绝对离差数据集；选取绝对离差数据集的中位数；根据冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数和绝对离差数据集的中位数获取最小冷空视场观测计数值。3.根据权利要求2所述的可见光遥感图像反射率获取方法，其特征在于，通过以下公式获取最小冷空视场观测计数值：DCest＝DCmedian-β*MAD其中，DCest为最小冷空视场观测计数值，DCmedian为冷空视场观测计数值时间序列数据集的中位数，MAD为绝对离差数据集的中位数，β为常数。4.根据权利要求3所述的可见光遥感图像反射率获取方法，其特征在于，通过以下公式根据暗电流计数值计算可见光遥感图像反射率：ρ＝k(DN-DCEst)其中，ρ为可见光遥感图像反射率，k为辐射定标系数，DN为观测计数值，DCEst为暗电流计数值。5.根据权利要求4所述的可见光遥感图像反射率获取方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴荣华，孙凌，蒋庆，吴鹏，张鹏，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心，吴荣华，
类型：发明
国别省市：北京,11