一种基于绝对辐射定标的多光谱遥感影像辐射校正方法，步骤为：(1)相对辐射校正；(2)实验室绝对辐射定标：构建积分球的实验室辐亮度-影像DN值查找表；(3)基于实验室绝对定标结果的绝对辐射校正：基于实验室辐亮度-影像DN值查找表，对相对辐射校正影像进行实验室绝对辐射校正；(4)地面检校场在轨绝对辐射定标：构建地面检校场靶标在轨辐亮度-实验室辐亮度查找表；(5)基于在轨绝对定标结果的绝对辐射校正：基于在轨辐亮度-实验室辐亮度值查找表，对实验室绝对辐射校正影像进行在轨绝对辐射校正。本发明专利技术将多光谱影像由DN值精确地转化为地物实际辐亮度，使多光谱影像的色彩真实地反映地物实际光谱特性，为遥感定量化应用奠定基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于绝对辐射定标的多光谱遥感影像辐射校正方法，属于卫星图像处理
，用于光学遥感卫星多光谱相机影像辐射校正处理。
技术介绍
光学遥感影像辐射校正是光学遥感卫星相机影像处理的主要内容之一，其目的是减少或消除遥感影像的各类辐射误差，提升遥感影像辐射精度，增强遥感影像反映实际地物真实物理特性的能力，其内容主要包括两个方面一是消除影像自身像元之间的辐射响应不一致性，称之为相对辐射校正；二是将遥感影像的量化维度由传感器器件的数字响应计数值即DN值转化为实际地物辐射能量值，称之为绝对辐射校正。以上目的与内容适用于采用CCD作为探测器件的可见光全色、近红外、多光谱等各类常用光学遥感影像的辐射校正处理。·对于多光谱遥感影像，其辐射校正处理除具备上述光学遥感影像辐射校正处理的一般特征以外，还应在提升单谱段(波段)遥感影像自身辐射精度的基础上，进一步考虑各谱段(波段)影像之间的辐射相对比例关系与绝对辐射量化程度，减少或消除由于传感器器件光谱响应不一致性、大气光谱透射能力不一致性等光谱响应误差，提升多光谱遥感影像随波长变化的光谱响应精度，一方面在影像的目视观测上提升不同谱段间色彩比例与真实光谱响应程度比例的一致性即相对光谱辐射精度，另一方面在遥感影像量化表达方式上将光谱响应量化程度由传感器器件不同谱段(波段)的数字响应计数值响应曲线转化为实际地物不同谱段(波段)的辐射能量值曲线，增强多光谱影像反映实际地物光谱反射变化真实特性的能力即绝对光谱辐射精度。光学遥感影像绝对辐射校正的主要方法是对遥感卫星相机进行绝对辐射定标，建立相机记录的数字信号计数值(DN值)与对应的辐射能量之间的数学关系。这种数学关系一般情况下采用线性方程表示，该方程包括增益与偏移量两个系数，即绝对定标系数。绝对辐射定标数学公式如下Li = aj XDNj+bj (i = I, 2…η)式中L为辐亮度，DN为响应DN值，i表示多光谱谱段序号。绝对辐射定标的输入条件是遥感卫星相机成像各谱段不同等级的光学辐射能量值序列及其所成影像上对应DN值序列，其中DN值可由直接获取积分球等标准辐射源或靶标在遥感影像对应的DN值得到，因此绝对辐射定标输入参数的重点在于光学辐射能量值的获取。光学辐射能量值可采用辐亮度、辐照度、反射率等参数，其中最常用的参数是辐亮度参数，其单位为W · cm-2 · sr'光学辐射能量值的获取方法主要有三种实验室定标方法、星上在轨定标方法和地面检校场在轨定标方法。实验室定标是指卫星发射前在实验室中应用光谱、辐射等定标系统形成标准辐射源(如积分球定标源、光谱扫描定标等)对遥感卫星相机进行定标；星上在轨定标主要是在卫星发射后在轨飞行期间利用星上定标灯或太阳、月球、恒星等外界辐射光源对遥感卫星相机进行定标；地面检校场在轨定标是通过量测地面铺设的标准反射率祀标的反射福射特性对遥感卫星相机进行定标。常用的绝对辐射校正方法，对于实验室定标数据与地面检校场在轨定标数据的使用是相互孤立的，一般在未开展地面检校场在轨定标之前采用实验室定标数据计算获得的定标系数进行校正，而在开展地面检校场在轨定标之后则直接采用地面检校场在轨定标数据计算获得的定标系数进行校正。直接采用实验室定标数据计算获得的定标系数进行校正的方法局限性在于由于卫星发射后在轨运行阶段与卫星发射前研制阶段相机的辐射响应特性可能存在差异，导致实验室辐射定标结果往往与卫星在轨运行时的相机辐射响应状态不一致，同时实验室辐射定标结果没有考虑地物特性、大气条件、太阳光照条件等外界环境因素的影响，导致实验室辐射定标结果用于卫星在轨运行期间的绝对辐射校正精度难以保证。直接采用地面检校场在轨定标数据计算获得的定标系数进行校正的方法局限性在于由于相机器件特性的限制，影像DN值与辐亮度之间往往是非线性关系，为此需要足够数量的样本点(对应于一定环境条件下不同反射率靶标所对应的标准辐亮度)才能够精 确地描述这种非线性关系；而由于在轨靶标布设可行性、实用性、经济性等限制，地面检校场所布设靶标的反射率等级(对应于标准辐亮度等级)是有限的，往往不能满足精确描述DN值-辐亮度非线性关系的要求，因此将影像DN值直接转化为在轨辐亮度的绝对辐射校正方法往往校正精度不够，制约了定量反演精度的提升。地面检校场在轨定标因靶标反射率等级设置较少往往难以精确地反映相机辐射响应的非线性特性，而实验室定标方法可以较为精确地描述相机辐射响应的非线性特性。为此，应综合利用实验室定标数据与在轨场地定标数据，将实验室定标能够精确描述相机响应非线性特性的优势与在轨场地定标能够真实反应卫星实际成像目标地物物理信息的优势结合起来。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种基于绝对辐射定标的多光谱影像辐射校正方法，能够提高遥感卫星多光谱影像的定量反演精度，使多光谱影像的色彩比例真实地反映地物实际光谱特性，减少或消除谱段间的色彩比例偏差。本专利技术的技术解决方案是一种基于绝对辐射定标的多光谱影像辐射校正方法，实现步骤如下(I)相对辐射校正基于遥感卫星多光谱相机实验室相对定标系数，采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，消除各CCD探测器单元即探元间的辐射响应不一致性，输出相对辐射校正影像；(2)实验室绝对辐射定标获取实验室积分球辐射定标源在不同遥感卫星多光谱相机的工作参数下的多级辐亮度与对应DN值，构建并输出实验室辐亮度-影像DN值查找表；(3)基于实验室绝对定标结果的绝对辐射校正获取步骤(I)得到的相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的实验室辐亮度-影像DN值查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的实验室绝对辐射定标系数，同时获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的实验室辐亮度-影像DN值区间，采用所在区间的实验室绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行实验室绝对辐射校正，输出实验室绝对辐射校正影像；(4)地面检校场在轨绝对辐射定标获取地面检校场不同反射率靶标的在轨辐射定标野外测量数据并以此计算在轨辐亮度，同时获取靶标所在的采用步骤(3)方法处理得到的实验室绝对辐射校正影像，测量不同反射率靶标在该影像上对应的实验室辐亮度，构建并输出不同反射率靶标的在轨辐亮度-实验室辐亮度查找表；(5)基于在轨绝对定标结果的绝对辐射校正获取步骤(3)得到的实验室绝对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的在轨辐亮度-实验室辐亮度查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的在轨绝对辐射定标系数，同时获取实验室绝对辐射校正影像 中各谱段各像元所在的在轨辐亮度-实验室辐亮度区间，采用所在区间的在轨绝对定标系数对实验室绝对辐射校正影像逐谱段逐像元进行在轨绝对辐射校正，输出在轨绝对辐射校正影像。所述步骤(3)中具体实现如下(3. I)获取步骤(I)得到的相对辐射校正影像成像时的遥感卫星多光谱相机工作参数，所述工作参数包含积分级数、增益、积分时间、数字增益和箝位，并根据所述工作参数获取对应的步骤(2)得到的实验室辐亮度-影像DN值查找表；(3. 2)基于步骤(3. I)得到的实验室辐亮度-影像DN值查找表，获取各实验室辐亮度-影像DN值区间的实验室辐亮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于绝对辐射定标的多光谱影像辐射校正方法，其特征在于实现步骤如下：(1)相对辐射校正基于遥感卫星多光谱相机实验室相对定标系数，采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，消除各CCD探测器单元即探元间的辐射响应不一致性，输出相对辐射校正影像；(2)实验室绝对辐射定标获取实验室积分球辐射定标源在不同遥感卫星多光谱相机的工作参数下的多级辐亮度与对应DN值，构建并输出实验室辐亮度？影像DN值查找表；(3)基于实验室绝对定标结果的绝对辐射校正获取步骤(1)得到的相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的实验室辐亮度？影像DN值查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的实验室绝对辐射定标系数，同时获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的实验室辐亮度？影像DN值区间，采用所在区间的实验室绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行实验室绝对辐射校正，输出实验室绝对辐射校正影像；(4)地面检校场在轨绝对辐射定标获取地面检校场不同反射率靶标的在轨辐射定标野外测量数据并以此计算在轨辐亮度，同时获取靶标所在的采用步骤(3)方法处理得到的实验室绝对辐射校正影像，测量不同反射率靶标在该影像上对应的实验室辐亮度，构建并输出不同反射率靶标的在轨辐亮度？实验室辐亮度查找表；(5)基于在轨绝对定标结果的绝对辐射校正获取步骤(3)得到的实验室绝对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的在轨辐亮度？实验室辐亮度查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的在轨绝对辐射定标系 数，同时获取实验室绝对辐射校正影像中各谱段各像元所在的在轨辐亮度？实验室辐亮度区间，采用所在区间的在轨绝对定标系数对实验室绝对辐射校正影像逐谱段逐像元进行在轨绝对辐射校正，输出在轨绝对辐射校正影像。...
【技术特征摘要】
1.一种基于绝对辐射定标的多光谱影像辐射校正方法，其特征在于实现步骤如下 (1)相对辐射校正 基于遥感卫星多光谱相机实验室相对定标系数，采用线性变换方法对多光谱原始影像逐谱段逐像元进行相对辐射校正，消除各CCD探测器单元即探元间的辐射响应不一致性，输出相对辐射校正影像； (2)实验室绝对辐射定标 获取实验室积分球辐射定标源在不同遥感卫星多光谱相机的工作参数下的多级辐亮度与对应DN值，构建并输出实验室辐亮度-影像DN值查找表； (3)基于实验室绝对定标结果的绝对辐射校正 获取步骤(I)得到的相对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的实验室辐亮度-影像DN值查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的实验室绝对辐射定标系数，同时获取相对辐射校正影像中各谱段各像元所在的实验室辐亮度-影像DN值区间，采用所在区间的实验室绝对定标系数对相对辐射校正影像逐谱段逐像元进行实验室绝对辐射校正，输出实验室绝对辐射校正影像； (4)地面检校场在轨绝对辐射定标 获取地面检校场不同反射率靶标的在轨辐射定标野外测量数据并以此计算在轨辐亮度，同时获取靶标所在的采用步骤(3)方法处理得到的实验室绝对辐射校正影像，测量不同反射率靶标在该影像上对应的实验室辐亮度，构建并输出不同反射率靶标的在轨辐亮度-实验室辐亮度查找表； (5)基于在轨绝对定标结果的绝对辐射校正 获取步骤(3)得到的实验室绝对辐射校正影像成像时刻的遥感卫星多光谱相机的工作参数，基于该工作参数得到对应的在轨辐亮度-实验室辐亮度查找表，通过分段线性插值方法计算各区间对应的在轨绝对辐射定标系数，同时获取实验室绝对辐射校正影像中各谱段各像元所在的在轨辐亮度-实验室辐亮度区间，采用所在区间的在轨绝对定标系数对实验室绝对辐射校正影像逐谱段逐像元进行在轨绝对辐射校正，输出在轨绝对辐射校正影像。2.根据权利要求I所述的基于绝对辐射定标的多光谱影像辐射校正方法，其特征在于所述步骤(3)中具体实现如下 (3. I)获取步骤(I)得到的相对辐射校正影像成像时的遥感卫星多光谱相机工作参数，所述工作参数包含积分级数、增益、积分时间、数字增益和箝位，并根据所述工作参数获取对应的步骤(2)得到的实验室辐亮度-影像DN值查找表； (3. 2)基于步骤(3. I)得到的实验室辐亮度-影像DN值查找表，获取各实验室辐亮度-影像DN值区间的实验室辐亮度上限与下限和对应的影像DN值上限与下限； (3. 3)根据步骤(3. 2)得到的各区间实验室辐亮度上限与下限及对应的DN值上限与下限，以线...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓，李海超，郝胜勇，付兴科，马灵霞，胡沅，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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