一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法技术

本发明专利技术属于干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，为解决在轨运行中，通常利用大量数据对整幅图像进行直方图匹配，进而对探测器不均一性进行校正，但这种方法仅适用于滤光片和分光的成像模式，对干涉成像光谱仪获取的叠加干涉条纹数据并不适用的技术问题，提供一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，利用大量在轨运行数据对不同光程差位置像元灰度值分别进行直方图统计，并利直方图匹配算法建立各光程差下相对辐射校正灰度值映射查找表，实现干涉成像光谱仪的在轨相对辐射校正，能够完成带有干涉条纹的干涉型成像光谱仪数据的相对辐射校正，避免干涉条纹对在轨相对辐射校正的影响。辐射校正的影响。辐射校正的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法


[0001]本专利技术属于干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，具体涉及一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法。

技术介绍

[0002]干涉成像光谱仪在轨运行过，探测器响应会发生变化，导致对同样输入信号获取数据的灰度值不一致，使得最终复原得到高光谱图像存在光谱响应偏差和条带噪声。
[0003]目前，干涉成像光谱仪相对辐射校正通常使用均匀光法，在黑暗环境下使用均匀光源直接照射探测器获取均匀光数据，将各像元灰度值与探测器所有像元灰度值平均值的比值作为相对辐射校正系数。这种方法在卫星发射前期能够较好的完成相对辐射校正，然而，在轨运行中由于干涉成像光学系统存在，获取的图像在不同光程差位置存在明暗差异，且在轨运行拍摄地物很难获取均匀光图像，利用均匀光法无法完成相对辐射校正。因此，在轨运行中，通常利用大量数据对整幅图像进行直方图匹配，对探测器不均一性进行校正，但这种方法往往适用于滤光片和分光的成像模式，对干涉成像光谱仪获取的叠加干涉条纹数据并不适用。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决在轨运行中，通常利用大量数据对整幅图像进行直方图匹配，进而对探测器不均一性进行校正，但这种方法仅适用于滤光片和分光的成像模式，对干涉成像光谱仪获取的叠加干涉条纹数据并不适用的技术问题，提供一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0007]S1，对通过干涉成像光谱仪获取的原始数据进行去暗电流处理，得到经过暗电流校正的数据；
[0008]S2，利用所述经过暗电流校正的数据，统计探测器各像元灰度值分布的直方图，获取各像元灰度值分布直方图的概率密度函数，并根据各像元灰度值分布直方图的概率密度函数得到各像元累计直方图；
[0009]S3，根据所述各像元累计直方图，获取各像元不同光程差下平均累计直方图：
[0010]S4，分别对经步骤S3得到的所述各像元不同光程差下平均累计直方图，和经步骤S2得到的相应光程差下所述各像元累计直方图进行匹配计算，得到各像元不同光程差下平均累计直方图和相应光程差下各像元累计直方图之间的灰度值映射关系，得到相对辐射校正灰度值级映射查找表；
[0011]S5，通过所述相对辐射校正灰度值映射查找表，对获取的原始图像灰度值进行更新，得到经过相对辐射校正的图像。
[0012]进一步地，步骤S2中，所述获取各像元灰度值分布直方图的概率密度函数，具体是通过下式获取像元坐标位置为(i，j)灰度值为k的分布直方图概率密度函数p
k
(i，j)：
[0013]p
k
(i，j)＝n
k
(i，j)/N(i，j)
[0014]其中，i＝1，2......M，M为像元的坐标位置总行数；j＝1，2......N，N为像元的坐标位置总列数；k＝0，1，2......Z，Z为每个像素原始直方图中像素的总灰度值数减1；n
k
(i，j)表示像元坐标位置为(i，j)灰度值为k的像素数目；N(i，j)表示像元坐标位置为(i，j)所有像素个数。
[0015]进一步地，步骤S2中，所述根据各像元灰度值分布直方图的概率密度函数得到各像元累计直方图，具体是通过下式获取像元坐标位置为(i，j)灰度值为k的累计直方图概率密度函数S
k
(i，j)：
[0016][0017]根据S
k
(i，j)，得到各像元累计直方图。
[0018]进一步地，步骤S3具体为：通过下式得到像元坐标位置行数为i灰度值为k的累计直方图概率密度函数均值S
k
(i)：
[0019][0020]根据S
k
(i)，得到各像元不同光程差下平均累计直方图。
[0021]进一步地，步骤S4具体为，
[0022]S4.1，在所述各像元不同光程差下平均累计直方图中选择一个灰度值g，使得满足以下条件：
[0023]S
g
(i)≤S
k
(i，j)＜S
g+1
(i)；
[0024]则在对应像元的灰度值与g之间建立映射；
[0025]S4.2，对探测器各像元重复执行步骤S4.1，得到包括所有像元的相对辐射校正灰度值映射查找表。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1.本专利技术基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，利用大量在轨运行数据对不同光程差位置像元灰度值分别进行直方图统计，并利直方图匹配算法建立各光程差下相对辐射校正灰度值映射查找表，实现干涉成像光谱仪的在轨相对辐射校正，能够完成带有干涉条纹的干涉型成像光谱仪数据的相对辐射校正，避免干涉条纹对在轨相对辐射校正的影响。
[0028]2.本专利技术通过大量在轨数据统计计算得到直方图匹配查找表，能够提升数据相对辐射校正的稳定性，并且能够根据仪器运行状态进行相对校正的实时更新。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法实施例的流程示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例中干涉成像光谱仪获取的原始数据经过暗电流校正之后的图像；
[0031]图3为本专利技术实施例中某一光程差下某个像元的累计直方图；
[0032]图4为本专利技术实施例中像元某一光程差下的平均累计直方图；
[0033]图5为本专利技术实施例中某光程差下某个像元的灰度值映射曲线；
[0034]图6为本专利技术实施例中经相对辐射校正后得到的图像。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0036]干涉成像光谱仪长时间在轨运行，探测器响应特性会发生变化，导致同样光强输入情况下探测器输出的信号强度不同。由于干涉成像光谱仪采用推扫式成像的方法，探测器响应的差异最终会导致复原高光谱图像上出现光谱响应不一致和条带噪声。不同于传统的直接成像方式，在均匀光照射下，干涉成像光谱仪获取的图像上叠加了干涉条纹，导致难以实现在轨相对辐射校正。本专利技术利用直方图匹配建立不同光程差下图像灰度值的累积直方图，以及该光程差下平均累积直方图的灰度值映射关系(相对辐射校正查找表)，以实现不同光程差下相对辐射校正，获得均一性较好的数据。
[0037]如图1所示，本专利技术校正方法具体实现的步骤如下：
[0038](1)将干涉成像光谱仪获取的原始数据减去暗电流数据，进行暗电流校正，得到如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对通过干涉成像光谱仪获取的原始数据进行去暗电流处理，得到经过暗电流校正的数据；S2，利用所述经过暗电流校正的数据，统计探测器各像元灰度值分布的直方图，获取各像元灰度值分布直方图的概率密度函数，并根据各像元灰度值分布直方图的概率密度函数得到各像元累计直方图；S3，根据所述各像元累计直方图，获取各像元不同光程差下平均累计直方图：S4，分别对经步骤S3得到的所述各像元不同光程差下平均累计直方图，和经步骤S2得到的相应光程差下所述各像元累计直方图进行匹配计算，得到各像元不同光程差下平均累计直方图和相应光程差下各像元累计直方图之间的灰度值映射关系，得到相对辐射校正灰度值映射查找表；S5，通过所述相对辐射校正灰度值映射查找表，对获取的原始图像灰度值进行更新，得到经过相对辐射校正的图像。2.如权利要求1所述一种基于直方图匹配的干涉成像光谱仪相对辐射校正方法，其特征在于，步骤S2中，所述获取各像元灰度值分布直方图的概率密度函数，具体是通过下式获取像元坐标位置为(i，j)灰度值为k的分布直方图概率密度函数p
k
(i，j)：p
k
(i，j)＝n
k
(i，j)/N(i，j)其中，i＝1，2......M，M为像元的坐标位置总行数；j＝1，2......N，N为像元的坐标位置总列数；k＝0，1，2......Z，Z为每个像素原始直...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁桥，冯向朋，李海巍，张耿，王爽，刘学斌，李思远，苏秀琴，刘佳，王一豪，刘杰，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：