一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法技术

本发明专利技术提出一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，利用地面均匀辐射定标场，能够对拼接后的图像利用平场法计算相对辐射定标系数。根据待定标载荷分辨率，选取适合作为定标场的可用范围；根据可用范围以及待定标载荷幅宽、卫星机动能力，估算遍历所需的时间；根据卫星相机光轴指向及像面探元分布特性，调节卫星姿态控制参数，获得定标场区域分布在相机图像不同区域的一组相关图像；将获得的一组相关图像进行几何校正，将每幅图像中地面定标场区域图像截取出来，按照在像面的对应位置拼接形成一整幅定标图像；利用平场法按照子区内计算、子区间计算、子区内和子区间相乘计算的方法获得相对辐射定标系数。法获得相对辐射定标系数。法获得相对辐射定标系数。

【技术实现步骤摘要】
一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法


[0001]本专利技术属于遥感数据应用
，涉及一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法。

技术介绍

[0002]星载成像传感器获取的图像数据，需要经过辐射定标以确定传感器对辐射光源的响应特性，现有技术中高轨大面阵光学遥感器的在轨定标方法采用半光路星上定标方法结合全光路局部孔径定标的方法，但存在以下明显缺陷：
[0003]1、半光路星上定标方法光路覆盖不全，且没有考虑天地传递路径上大气传输和环境的影响，定标结果可信度受影响；
[0004]2、全光路局部孔径定标的方法视场覆盖不全，未覆盖的视场通过数据外推的可信度受影响。
[0005]其中，如采用地面定标数据外推，则由于地面模拟光源的精度本身会对定标系数的精度造成影响，且当卫星进入在轨运行时，受空间环境及器件自身衰变等影响，地面定标系数的可用性会进一步下降；如采用半光路星上定标数据外推，则将缺陷1中描述的置信度误差引入，综合影响传递后的系统定标系数的可用性。
[0006]可以看出，当前高轨大面阵光学遥感器尚无全链路、全孔径、全视场、全动态范围的定标方法，最大的难点在于，当前地面定标场可用几何范围太小，不能直接满足高轨大面阵光学遥感系统大幅宽的定标需求。此外，高分辨率成像系统定标对定标场地的均匀性要求提高，定标场可用的均匀性较好的有效范围近一步缩小。
[0007]因此需要通过技术和方法的改进实现高分辨率大面阵光学遥感卫星的在轨辐射定标。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，利用地面均匀辐射定标场，能够对拼接后的图像利用平场法计算相对辐射定标系数。
[0009]本专利技术通过以下技术方案实现。
[0010]一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一、根据待定标载荷分辨率，选取适合作为定标场的可用范围；
[0012]步骤二、根据步骤一选取的所述定标场的可用范围以及待定标载荷幅宽、卫星机动能力，估算遍历所需的时间；
[0013]步骤三、在步骤二估算的遍历所需时间内，根据卫星相机光轴指向及像面探元分布特性，调节卫星姿态控制参数，使卫星幅宽范围内的视场区域依次遍历地面均匀定标场，获得定标场区域分布在相机图像不同区域的一组相关图像；
[0014]步骤四、将步骤三中获得的一组相关图像进行几何校正，将每幅图像中地面定标场区域图像截取出来，按照在像面的对应位置拼接形成一整幅定标图像；
[0015]步骤五、根据步骤四获得的所述定标图像，利用平场法按照子区内计算、子区间计算、子区内和子区间相乘计算的方法获得相对辐射定标系数。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1、本专利技术针对地球静止轨道卫星凝视成像的体制和灵活机动的姿态控制能力，使卫星在较短的时间内多次成像，将地面均匀定标场依次遍历整个视场区域，再通过图像拼接获得完整的大幅宽的卫星定标图像；由于是短时间多次成像，定标场的环境及辐射参数基本保持恒定，因此可对拼接后的图像利用平场法计算相对辐射定标系数；
[0018]2、本专利技术解决了地球静止轨道高分辨率大面阵光学遥感器，由于视场范围远大于地面均匀场而带来的定标难题，填补了高轨光学遥感器在轨天地全链路、全孔径、全视场、全动态范围的场地定标技术空白；
[0019]3、本专利技术提出的根据定标要求固定成像参数的设置，可确保在一组定标数据图像获取过程中待定标仪器获取数据的稳定性，避免引入响应误差，确保定标数据有效性；
[0020]4、本专利技术考虑了不同幅宽、不同分辨率、不同机动能力和不同尺寸地面定标场可用范围等条件，在光照尽量不变前提下实现拼幅定标的适用性分析，允许拼幅定标组图开始获取和结束获取之间光照有一定变化仍可保持良好的定标精度，提高了方法的在轨可用性；
[0021]5、本专利技术提出的场地定标方法是后续结合其他高精度辐射测量卫星数据开展交叉定标和绝对辐射定标的基础，对高轨光学遥感卫星数据定量化监视监测和数据应用具有重要价值。
附图说明
[0022]图1为本专利技术高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法流程图；
[0023]图2为具体实施方式中拼幅获取全画幅定标图像的视场拼接示意图；
[0024]图3为具体实施方式中拼幅获取全画幅定标图像的图像拼接示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。
[0026]如图1所示，本专利技术的一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，具体包括以下步骤：
[0027]步骤一、根据待定标载荷分辨率，选取适合作为定标场的可用范围；具体步骤如下：
[0028]S101、待定标传感器预测拍摄获取一副均匀定标场图像；
[0029]S102、选取定标场不同范围依据变异系数CV的计算方式，将待选区域切分成多个小窗口，每次单独计算一个小窗口，再将小窗口组合起来，逐渐扩大可用范围，直到变异系数不满足均匀性要求之前，则确定选择的可用定标区域大小作为定标场的可用范围。
[0030]本实施例中，所述CV为样本的标准差除以平均值，以百分数表示，计算公式如下：
[0031][0032][0033]其中，σ为样本的标准差，E为样本的平均值，CV
i
为一个窗口内变异系数，CV
ave
为感兴趣区内所有CV的均值。
[0034]下面以中国敦煌定标场和Landsat8
‑
Operational Land Imager(L8
‑
OLI)、Sentinel2
‑
MSI(S2
‑
MSI)和GF2
‑
PMS传感器(空间分辨率分别为30m、10m、3.2m)的观测数据为例，统计分析场地辐射空间差异系数随像元分辨率的变化。
[0035][0036][0037]这一步骤是由于随着分辨率的提升CV值呈现变大趋势，但不同波段的相同分辨率的CV值不同，因此要根据待测相机分辨率和谱段综合选取适合定标的场地范围；CV值越小于定标精度需求越好，但相同波段、相同分辨率的CV值越小，相对其对应的可选定标场地范围越有限，则又对步骤二的遍历时间有损失，因此需要将步骤一、二权衡选取。
[0038]步骤二、根据步骤一选取的所述定标场的可用范围以及待定标载荷幅宽、卫星机动能力，估算遍历所需的时间；具体实施时，以遍历时间范围之内光照条件变化对定标精度的影响程度判决是否采用拼幅定标方法；
[0039]这一步骤是由于相对辐射定标系数误差与光源非均一性成正比，为1：1关系。本实施例中考虑地面均匀场面积大小限制，假设采用分时拼幅成像方式实现静轨卫星100km全视场对定标场地的观测。
[0040]假设静轨卫星的轨道高度为3600本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据待定标载荷分辨率，选取适合作为定标场的可用范围；步骤二、根据步骤一选取的所述定标场的可用范围以及待定标载荷幅宽、卫星机动能力，估算遍历所需的时间；步骤三、在步骤二估算的遍历所需时间内，根据卫星相机光轴指向及像面探元分布特性，调节卫星姿态控制参数，使卫星幅宽范围内的视场区域依次遍历地面均匀定标场，获得定标场区域分布在相机图像不同区域的一组相关图像；步骤四、将步骤三中获得的一组相关图像进行几何校正，将每幅图像中地面定标场区域图像截取出来，按照在像面的对应位置拼接形成一整幅定标图像；步骤五、根据步骤四获得的所述定标图像，利用平场法按照子区内计算、子区间计算、子区内和子区间相乘计算的方法获得相对辐射定标系数。2.如权利要求1所述的高轨大面阵光学遥感器在轨场地定标方法，其特征在于，步骤一具体步骤如下：S101、待定标传感器预测拍摄获取一副均匀定标场图像；S102、选取定标场不同范围依据变异系数CV的计算方式，将待选区域切分成多个小窗口，每次单独计算一个小窗口，再将小窗口组合起来，逐渐扩大可用范围，直到变异系数不满足均匀性要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓一，岳荣刚，王成伦，孔祥皓，殷海啸，陈红燕，伽丽丽，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：