一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，包括：积分球相对定标，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态；校正后的CCD面阵探测器对LED光源进行成像，得到LED光源照明的相对分布函数；入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数；根据能量等级以及在轨相对定标系数，进行大口径光学遥感器的相对辐射校正。本发明专利技术通过多个步骤，根据在地面以及在轨时的情况，合理采用不同的措施，最终实现相对辐射定标，解决现有技术容易出现的相对定标系数不再适用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法
本专利技术涉及光学相机定标领域，特别涉及一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法。
技术介绍
目前，随着星载光学相机分辨率的进一步提高，受能量因素制约相机的口径也越来越大，受在轨光学相机重量限制无法在入瞳处提供一个覆盖全口径的均匀目标用于面阵探测器的相对辐射校正。目前主要采用实验室积分球相对辐射校正、在轨基于地面大面积均匀场和图像统计算法的方式进行。随着卫星反射和在轨运行环境的变化，不同探测器的性能衰变不一致等原因，实验室相对定标系数就会存在不再适用的情况。对于幅宽较大的相机，地面没有适合的大面积均匀场面积，以及均匀区域的均匀性都会直接影响其定标效果，基于图像统计算法对于全幅宽范围内的缓变特征具有难以有效校正的问题，进而出现图像的明暗不均现象。所以，需要研究一种重量和功率较小且算法稳定的在轨光学相机相对定标及校正方法，为大口径光学相机在轨运行服务期实现实时快速高频次的相对辐射定标及校正。
技术实现思路
针对星载光学相机随着卫星反射和在轨运行环境的变化，实验室相对定标系数不再适用的问题，本专利技术提供了一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，根据不同情况分为多个不同的步骤进行校正，解决上述问题。以下是本专利技术的技术方案。一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，包括：积分球相对定标，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态；校正后的CCD面阵探测器对LED光源进行成像，得到LED光源照明的相对分布函数；入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数；根据能量等级以及在轨相对定标系数，进行大口径光学遥感器的相对辐射校正。本专利技术通过多个步骤，根据在地面以及在轨时的情况，合理采用不同的措施，最终实现相对辐射定标，解决现有技术容易出现的相对定标系数不再适用的问题。作为优选，所述积分球相对定标的步骤包括：上式为校正公式，其中DNi,j为第i行j列的探测器响应计数值，通过相对定标系数校正，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态。积分球标准辐射源具有均匀性和朗伯性好的特点，可用于星载光学相机的实验室相对辐射校正和绝对辐射校正。作为优选，所述LED光源照明的相对分布函数的测量步骤包括：其中，为LED照明时第i行j列的探测器响应计数值；通过调整LED光源能量结合积分球标准辐射源相对定标系数，得到不同能量等级下LED光源照明的相对分布函数，作为光学相机在轨相对辐射校正的基础数据文件。作为优选，所述在轨相对定标系数的获得步骤包括：LED光源与CCD面阵探测器保持一定距离，根据在轨运行期间不同探测器的衰减情况，在刚入轨时将LED光源组件切入光路调整供电电流，对CCD面阵探测器进行不同能量等级的相对辐射校正，入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数，LED测量改正值为相对定标系数为其中，作为不同单元的统计平均。LED光源与CCD面阵探测器保持一定距离，相对而言是一个很小点光源，因此在CCD面阵相机面上的相对分布是不随时间变化的。作为优选，所述大口径光学遥感器的相对辐射校正的步骤包括：在轨光学相机在对地成像后，根据能量等级将相对辐射定标系数带入公式：实现大口径光学遥感器的相对辐射校正。作为优选，所述LED光源包括若干暖白LED以及单色LED。由于很多单色LED的发光带宽相对较窄，不能适应光学相机不同谱段范围的宽谱段问题，所以采用暖白LED+单色LED相结合的方式，实现宽谱段覆盖。作为优选，LED光源使用前还包括可靠性筛选，过程包括：将待测LED光源采用器件振动的方式筛选，保留性能合格者。由于在轨运行的LED光源如果损坏无法进行更换，所以对于其可靠性的保障要求较高。作为优选，所述LED光源的热沉采用高热导系数的铜基材料。由于LED半导体器件，其器件自身的发热会影响其能量输出稳定性，采用热导系数较高的铜基材料作为LED光源的热沉，根据热分析设计热沉用于提高器件运行时热稳定性。本专利技术的实质性效果包括：根据在地面以及在轨时的情况，合理采用不同的措施，最终实现相对辐射定标，解决现有技术容易出现的相对定标系数不再适用的问题，同时对LED光源进行合理筛选，进一步提高可靠性。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。实施例：一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，包括：积分球相对定标，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态；校正后的CCD面阵探测器对LED光源进行成像，得到LED光源照明的相对分布函数；入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数；根据能量等级以及在轨相对定标系数，进行大口径光学遥感器的相对辐射校正。本实施例通过多个步骤，根据在地面以及在轨时的情况，合理采用不同的措施，最终实现相对辐射定标，解决现有技术容易出现的相对定标系数不再适用的问题。其中本实施例的LED光源的热沉采用高热导系数的铜基材料。由于LED半导体器件，其器件自身的发热会影响其能量输出稳定性，采用热导系数较高的铜基材料作为LED光源的热沉，根据热分析设计热沉用于提高器件运行时热稳定性。本实施例的LED光源包括若干暖白LED以及单色LED。由于很多单色LED的发光带宽相对较窄，不能适应光学相机不同谱段范围的宽谱段问题，所以采用暖白LED+单色LED相结合的方式，实现宽谱段覆盖。本实施例的LED光源使用前还包括可靠性筛选，过程包括：将待测LED光源采用器件振动的方式筛选，保留性能合格者。由于在轨运行的LED光源如果损坏无法进行更换，所以对于其可靠性的保障要求较高。具体地，本实施例的积分球相对定标的步骤包括：上式为校正公式，其中DNi,j为第i行j列的探测器响应计数值，通过相对定标系数校正，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态。积分球标准辐射源具有均匀性和朗伯性好的特点，可用于星载光学相机的实验室相对辐射校正和绝对辐射校正。其中LED光源照明的相对分布函数的测量步骤包括：其中，为LED照明时第i行j列的探测器响应计数值；通过调整LED光源能量结合积分球标准辐射源相对定标系数，得到不同能量等级下LED光源照明的相对分布函数，作为光学相机在轨相对辐射校正的基础数据文件。其中在轨相对定标系数的获得步骤包括：LED光源与CCD面阵探测器保持一定距离，根据在轨运行期间不同探测器的衰减情况，在刚入轨时将L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，其特征在于，包括：/n积分球相对定标，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态；/n校正后的CCD面阵探测器对LED光源进行成像，得到LED光源照明的相对分布函数；/n入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数；/n根据能量等级以及在轨相对定标系数，进行大口径光学遥感器的相对辐射校正。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，其特征在于，包括：
积分球相对定标，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态；
校正后的CCD面阵探测器对LED光源进行成像，得到LED光源照明的相对分布函数；
入轨后根据对LED光源照明的测量进行一次探测器响应值修正，进一步获得在轨相对定标系数；
根据能量等级以及在轨相对定标系数，进行大口径光学遥感器的相对辐射校正。


2.根据权利要求1所述的一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，其特征在于，所述积分球相对定标的步骤包括：



上式为校正公式，其中DNi,j为第i行j列的探测器响应计数值，通过相对定标系数校正，将不同能量等级下的CCD面阵探测器相对辐射响应分布校正到一致状态。


3.根据权利要求2所述的一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，其特征在于，所述LED光源照明的相对分布函数的测量步骤包括：



其中，为LED照明时第i行j列的探测器响应计数值；
通过调整LED光源能量结合积分球标准辐射源相对定标系数，得到不同能量等级下LED光源照明的相对分布函数，作为光学相机在轨相对辐射校正的基础数据文件。


4.根据权利要求3所述的一种基于LED光源的光学相机宽谱段相对辐射定标方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：司孝龙，张黎明，黄文薪，陈洪耀，徐伟伟，李鑫，李佳伟，杨宝云，王戟翔，许永平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34