一种光学遥感相机的杂散光校正方法技术

本发明专利技术公开了一种光学遥感相机的杂散光校正方法，包括：1、搭建测试系统，将相机的像面分区域照明，采用焦平面探测器阵列获取各个区域的图像；2、图像预处理；3、计算每幅图像照明区域对其他非照明区域中每个像元的杂散光影响因子，成像区域的杂散光影响因子设置为零，由所有像元的杂散光影响因子构成每个区域图像的杂散光分布矩阵；4、相机在真实场景下拍摄图像，图像分区与步骤一保持一致，计算各个区域的杂散光影响，采用迭代优化校正算法，将原始测量图像扣除各个区域的杂散光影响之和，即可完成杂散光校正。本发明专利技术能够实现光学遥感相机的杂散光校正，方法简单可靠，具有较强的通用性和可移植性，为精确的遥感数据应用提供保障。障。障。

A stray light correction method for optical remote sensing camera

【技术实现步骤摘要】
一种光学遥感相机的杂散光校正方法


[0001]本专利技术属于航天遥感
，具体涉及一种光学遥感相机杂散光的校正方法。

技术介绍

[0002]杂散光是沿着非成像光线路径达到探测器的光线，从而形成杂散光辐射能量，降低图像的对比度和清晰度。在一些严重的情况下，目标图像甚至湮没在杂散光辐射中，严重影响遥感数据的定量化应用。国内外大部分光学遥感相机，都容易受到杂散光的影响，均受到太阳直射的杂散光干扰，定量化应用水平受到限制。因此，为了实现高精度遥感数据应用，亟需研究如何抑制与消除杂散光。
[0003]通常杂散光抑制的手段主要有：光机结构表面采用消光涂层，设计内外遮光罩、挡光环，光学表面镀增透膜等。采用上述抑制方法后，进行杂散光测量，如果杂散光仍然处于较高水平，则需要对剩余部分的杂散光辐射进行校正。校正的方法主要有两种：图像复原法和矩阵法。图像复原法基于反卷积算法，由实际获得的图像与光学系统的PSF反卷积，获得杂散光校正后的图像。然而，光学系统的PSF难以精确测量得到，且不同视场的PSF可能不完全一致，这就给图像复原法带来了巨大的运算量。矩阵法最早由Zong提出并应用在光谱仪的光谱杂散光校正。光谱杂散光被定义为中心像元带宽外的其余波长位置的响应，类似于光学遥感相机目标像元对其余像元位置的响应，因此该方法可以应用于遥感相机的杂散光校正。其核心是估计杂散光响应，首先构建杂散光分布矩阵，真实场景成像的图像响应与对应的杂散光分布矩阵的乘积被认为是杂散光响应，采用真实场景成像的图像扣除杂散光响应即为杂散光校正的图像。然而，杂散光分布矩阵是在实验室暗室环境下测量得到，在真实场景成像条件下利用实验室所测试的杂散光分布矩阵乘以真实场景成像的图像响应获取的杂散光响应，会存在对成像区域真实信号高估的问题，导致杂散光过校正。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出一种光学遥感相机的杂散光校正方法，以期能实现简单可靠的光学遥感相机杂散光校正，提高校正方法的通用性和可移植性，从而为精确的遥感数据应用提供保障。
[0005]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种光学遥感相机的杂散光校正方法的特点在于，包括如下步骤：
[0007]步骤1、搭建杂散光测试系统；
[0008]所述杂散光测试系统由积分球光源、视场光阑、光学遥感相机、二维转台以及计算机组成，所述光学遥感相机包括镜头、光电探测器并处于暗室环境中；所述二维转台上安装有所述光学遥感相机；
[0009]在所述暗室环境中依次布置有所述积分球光源、视场光阑、光学遥感相机，且所述积分球光源与视场光阑的中心与光学遥感相机的光轴同轴；
[0010]步骤2、所述积分球光源发出的光线，依次经过所述视场光阑和镜头后，达到所述
光电探测器；所述光电探测器的成像靶面分成M
×
N块照明区域；按照光线追迹，确定每个照明区域对应的视场光阑尺寸；设置每个照明区域的短积分时间t1，使得每个照明区域的信号值非饱和，从而由所述光学遥感相机拍摄得到每个照明区域的多幅非饱和图像；再设置每个照明区域的长积分时间t2，使得每个照明区域的信号值饱和，从而由所述光学遥感相机拍摄得到每个照明区域的多幅饱和图像；
[0011]步骤3、由所述计算机采集所述光学遥感相机获取的图像并预处理；
[0012]步骤3.1、每个照明区域的多幅非饱和图像取平均后进行本底扣除校正再进行非线性和非均匀性校正，得到每个照明区域的一幅预处理后的非饱和图像，从而得到M
×
N幅预处理后的非饱和图像；
[0013]步骤3.2、每个照明区域的多幅饱和图像取平均后进行本底扣除校正再进行非线性和非均匀性校正，得到每个照明区域的一幅预处理后的饱和图像，从而得到M
×
N幅预处理后的幅饱和图像；
[0014]步骤4、设置所述光电探测器的成像靶面共有m行n列像素，令第q个照明区域的预处理后的非饱和图像中第i行第j列像元的响应值定义为则利用式(1)得到第q个照明区域的预处理后的饱和图像中第i行第j列像元的真实响应值
[0015][0016]步骤5、确定每个像元的杂散光影响因子，用于构建杂散光分布矩阵；
[0017]步骤5.1、设第q个照明区域的响应值定义为则利用式(2)得到第q个照明区域对其他非照明区域中第i行第j列像元的杂散光影响因子
[0018][0019]步骤5.2、由所述光电探测器(4)的成像靶面所有像元的杂散光影响因子排列组成M
×
N个杂散光分布矩阵，其中第q个照明区域的杂散光分布矩阵记为：
[0020][0021]步骤6、杂散光校正；
[0022]步骤6.1、利用所述光学遥感相机在真实场景下拍摄图像，并将真实场景图像分成M
×
N个区域；设真实场景图像的测量响应为I
meas
，并由真实场景图像的真实响应I
meas
和杂散光影响累加I
est
组成；
[0023]步骤6.2、定义并初始化迭代次数k＝1；
[0024]步骤6.3、将真实场景图像的测量响应I
meas
作为真实响应，并利用式(3)得到第k次杂散光估计响应I
est,k
：
[0025][0026]步骤6.4、利用式(4)得到第k次杂散光校正后的图像响应I
cor,k
：
[0027]I
cor,k
＝I
meas
‑
I
est,k
ꢀꢀꢀ
(4)
[0028]步骤6.5、利用式(5)得到第k+1次杂散光估计响应I
est,k+1
：
[0029][0030]步骤6.6、判断I
est,k+1
‑
I
est,k
＜Δ是否成立，若成立，则输出杂散光校正后的图像；否则，将k+1赋值给k后，返回步骤6.4顺序执行；其中，Δ表示阈值，且
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]本专利技术综合运用了图像处理、迭代优化算法等技术手段，解决了图像反卷积算法复原图像数据处理过程复杂、矩阵法校正杂散光存在过校正等问题，具有较强的通用性和实用性，能够降低杂散光校正过程中对于测试仪器设备的技术要求，同时保证测试精度，节省成本。本专利技术方法简单可靠，可以满足各类遥感相机杂散光校正的需求。
附图说明
[0033]图1为本专利技术杂散光测试系统示意图；
[0034]图2为本专利技术杂散光校正方法流程图；
[0035]图3a为实施例一采集的口径1m积分球图像；
[0036]图3b为实施例一中杂散光校正后的图像；
[0037]图4a为实施例一中第500行成像区域杂散光校正前后DN值变化曲线图；
[0038]图4b为实施例一中第500行非成像区域杂散光校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学遥感相机的杂散光校正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、搭建杂散光测试系统；所述杂散光测试系统由积分球光源(1)、视场光阑(2)、光学遥感相机、二维转台(5)以及计算机(6)组成，所述光学遥感相机包括镜头(3)、光电探测器(4)并处于暗室环境中；所述二维转台(5)上安装有所述光学遥感相机；在所述暗室环境中依次布置有所述积分球光源(1)、视场光阑(2)、光学遥感相机，且所述积分球光源(1)与视场光阑(2)的中心与光学遥感相机的光轴同轴；步骤2、所述积分球光源(1)发出的光线，依次经过所述视场光阑(2)和镜头(3)后，达到所述光电探测器(4)；所述光电探测器(4)的成像靶面分成M
×
N块照明区域；按照光线追迹，确定每个照明区域对应的视场光阑尺寸；设置每个照明区域的短积分时间t1，使得每个照明区域的信号值非饱和，从而由所述光学遥感相机拍摄得到每个照明区域的多幅非饱和图像；再设置每个照明区域的长积分时间t2，使得每个照明区域的信号值饱和，从而由所述光学遥感相机拍摄得到每个照明区域的多幅饱和图像；步骤3、由所述计算机(6)采集所述光学遥感相机获取的图像并预处理；步骤3.1、每个照明区域的多幅非饱和图像取平均后进行本底扣除校正再进行非线性和非均匀性校正，得到每个照明区域的一幅预处理后的非饱和图像，从而得到M
×
N幅预处理后的非饱和图像；步骤3.2、每个照明区域的多幅饱和图像取平均后进行本底扣除校正再进行非线性和非均匀性校正，得到每个照明区域的一幅预处理后的饱和图像，从而得到M
×
N幅预处理后的幅饱和图像；步骤4、设置所述光电探测器(4)的成像靶面共有m行n列像素，令第q个照明区域的预处理后的非饱和图像中第i行第j列像元的响应值定义为则利用式(1)得到第q个照明区域的预处理后的饱和图像中第i行第j列像元的真实...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩琳，向光峰，孟炳寰，孙亮，洪津，
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：