【技术实现步骤摘要】
一种推扫成像的优化处理方法及系统
[0001]分案说明：
[0002]本分案申请的原始基础是申请号为201910920501.4，申请日为2019年09月26日，专利技术名称为“一种基于星载遥感相机的成像质量评估方法”的专利申请。
[0003]本专利技术属于遥感成像
，具体为一种推扫成像的优化处理方法及系统。
技术介绍
[0004]推扫式空间遥感相机利用卫星和地面的相对运动进行扫描成像。在固定的轨道上，卫星和地面的相对速度基本保持不变，因此分辨率越高，积分时间越短。为了解决由于积分时间短带来的曝光能量不足的问题，一般采用TDI(Time Delay Integration)CCD作为遥感相机探测器。TDICCD器件的优点是在运动中利用多级光敏元件对同一目标进行多次积分，通过各级弱信号进行叠加从而得到增强的信号，提高系统的信噪比。然而，TDICCD成像对卫星姿态控制精度要求很高，任何控制精度误差都会带来较大的TDICCD累积误差，使得成像调制传递函数(MTF)下降，且积分级数越大，MTF下降越明显。为了保证TDICCD成像质量，研究人员开展了相应的研究工作。
[0005]例如，文献[1]Wang D,Zhang T,Kuang H.Clocking smear analysis and reduction for multi phase TDI CCD in remote sensing system.[J].Optics Express,2011,19(6):4868
‑>80.对时钟导致的模糊现象进行了深入分析，提出通过改变转移时钟的时序关系降低模糊现象，从而保证MTF不下降。
[0006]例如，文献[2]Deng X.Factors Affecting the TDI
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CCD Camera Image Quality in the Lunar Orbiter[J].Spacecraft Engineering,2010.公开了像移匹配对MTF的影响，并进行了分析和数学建模。文献[3]庄绪霞,王治乐,阮宁娟,et al.像移对星载TDICCD相机成像品质的影响分析[J].航天返回与遥感,2013(6).分析了像移引起图像模糊和几何变形的机理，研究了像移降质和几何方面的评价参量。依据TDICCD的工作原理，建立了像移影响下TDICCD相机空变降质模型，并以此为基础，计算并分析了不同形式、不同方向上的像移影响下的像质下降情况，从图像模糊和几何变形两个角度分析非推扫像移造成的像质下降，从而建立了像移与扩散函数及传递函数之间的关系。
[0007]例如，文献[4]徐茜,苗丽峰,王跃明,et al.8192像元TDI
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CCD相机信噪比的深入分析[J].红外技术,2008,30(12):683
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687.对于TDICCD的信噪比以及降噪技术进行了具体研究。但是以上文献都是分别单独从信噪比和像移两个方面展开研究，并未考虑到信噪比、像移、MTF三者之间的制约关系。实际上，积分级数的增加有利于提高相机的信噪比，但却对卫星的姿态控制精度提出更高的要求。如果卫星姿态的控制进行度达不到要求，那么相机的MTF就会下降。因此在积分级数的设置中必须进行一个折中的优化选择。而且图像信噪比反映了图像的弧度分辨率，图像的MTF则反映了图像的空间分辨率。因此，文献[5]薛旭成,石俊霞,吕恒毅,et al.空间遥感相机TDI CCD积分级数和增益的优化设置[J].光学精密工
程,2011(4):857
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863.提出联合信噪比和MTF作为图像质量的优化指标，对积分级数进行了优化选择和设置，其中积分技术能够解决光能量不足的问题，并有效地提高信噪比，但同时会使得图像的MTF下降，因此文献[5]通过增加增益解决光能量不足的问题，增益的增加对信噪比和MTF没有影响。
[0008]文献[6]张过,李立涛.遥感25号无场化相对辐射定标[J].测绘学报,2017(08):75
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82.公开了利用不依赖于地面均匀行的无场化90
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偏航辐射定标方法，其中90
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偏航辐射定标是将卫星平台或相机旋转90
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，同时校正地球自转引起的偏流角，使得线阵CCD传感器与卫星轨道推扫方向平行，卫星沿着轨道推扫成像获取辐射定标数据，进行相对辐射定标的方法。该方法还包括以下步骤：1、条带噪声抑制和对比度提升；2、偏航定标数据规定化；3、定标参数求解。利用文献[5]可以对文献[6]公开的相对辐射定标方法中的定标图像进行评价，并基于评价结果对定标图像进行修正，提高定标的效果。
[0009]但是，利用文献[5]对文献[6]公开的相对辐射定标图像进行评估存在以下几个问题：首先，TDICCD的优点是可以增加积分时间提高信噪比，但是TDICCD对像移匹配有严格的要求，并且对像移的要求随着积分级数的增加而更加严格，像移的不匹配会导致MTF的下降，尤其是在遥感相机进行相对辐射定标对地面的均匀场景推扫成像时，由于地球的自转，需要相机根据偏流角旋转相应的角度，使得CCD线列沿着实际像移方向成像，在CCD按偏流角旋转的同时也会实时对CCD积分时间作出修正，当CCD电荷转移速度与像移速度不匹配时，会显著降低图像的MTF，因此对积分时间有严格的要求；其次，在CCD进行90
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偏航辐射定标时，定标成像的图像是对同一场景成像的像元成斜线的排列，如图3所示，由于不同的探元对同一场景的成像响应函数不同，因此图像会产生条纹噪声，而条纹噪声也会降低图像的MTF；最后，针对如何保证偏航辐射定标时作为基准参考的是同一地物在不同列的数据这一问题，需要利用偏航辐射定标数据夹角的检测结果来进行区分每行不同的探元的对同一地物的成像数据，导致敏捷型卫星需要具有精准的角测量仪器来获取角测量结果，不仅增加了卫星平台的负担，而且还因为标定数据的结果依赖偏航辐射定标数据夹角的精确度，需要卫星载荷增加额外的开销对夹角数据进行校准。此外，场景的动态辐射特性变化、CCD线阵转向的不确定性、CCD各个探元响应的不确定性等，给非均匀性校正带来了很大的困难。例如，通过90
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偏航，即探元线阵排列的方向与成像方向平行，可以得到如图3所示的成像数据。如图3所示，每行为同一探元对同一定标场景的像元，例如A或者B或者C或者D或者E。不同列的像元A、B、C、D、E表示同一个探元生成的像元。在不考虑其他影响因素的情况下，理论上传感器的每个探元依次对同样的场景成像。例如，图3中第一列的探元对像元A、B、C、D、E分别成像，第二列探元分别对像元A、B、C、D、E分别成像，第三列探元分别对像元A、B、C、D、E分别成像，从而每个探元都对同一个场景A成像。但是，场景的动态辐射特性变化、CCD线阵转向的不确定性、CCD各个探元响应的不确定性均会造成不同探元生成的相同的像元的信噪比、对比度以及清晰度不同。CCD线阵转向的不确定性指的是CCD线阵转动的精度问题本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种推扫成像的优化处理方法，其特征在于，在传感器探元(2)进行推扫成像时，计算终端(3)执行以下步骤：基于所述传感器探元(2)推扫成像所获取的像元阵列的信噪比和对比度进行分析，并获取所述像元阵列至少包括信噪比和对比度的校正参数；基于所述校正参数对所述像元阵列内的像元进行分区处理，剔除串扰区域以生成初始残像；基于所述初始残像进行去噪处理，并对每个像元的所述初始残像的高频进行放大以生成增强残像，对所述增强残像的尺寸进行等比例放大和裁剪以替代所述初始残像，从而生成第一像元阵列以增强成像细节，基于所述第一像元阵列内每个探元的灰度值进行移位以优化成像效果。2.根据权利要求1所述的优化处理方法，其特征在于，所述计算终端(3)进行优化处理的步骤如下：基于先验知识对所述像元阵列进行信噪比估计；基于所述像元阵列的信噪比对所述像元阵列划分初始串扰区域，并进行对比度估计。3.根据权利要求2所述的优化处理方法，其特征在于，所述计算终端(3)按照如下步骤进行信噪比估计：基于至少一个像元对所述像元阵列进行分割形成若干个子像元阵列，并基于所述子像元阵列进行局部噪声估计；以分割后的像元阵列的灰度的最大值作为信号的估计值。4.根据权利要求3所述的优化处理方法，其特征在于，在所述计算终端(3)对所述像元阵列进行对比度估计的情况下，所述计算终端(3)执行以下步骤：基于所述像元阵列内的对同一场景成像的若干像元进行直线检测以划分若干矩形区域；以若干矩形区域为单位分别进行信噪比估计，并对所述矩形区域内的每个像元划分初始串扰区域。5.根据权利要求4所述的优化处理方法，其特征在于，所述计算终端(3)进行对比度估计的步骤至少包括：基于所述矩形区域内的亮度的极大值和极小值获取所述矩形区域内的第一对比度估计值；基于所述第一对比度估计值与所述矩形区域内的每个像元的亮度的极大值和极小值获取第二对比度估计值；基于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢成荫，杜志贵，杨峰，任维佳，
申请(专利权)人：长沙天仪空间科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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