一种全反射光学拼接相机的能量补偿与色差消除方法，处理步骤包括：首先，计算实验室定标图像的有效灰度均值以及能量损失区域每个探测器的列均值，并拟合每个探测器的第一次能量补偿系数；其次，选取大量在轨影像数据，分别统计能量损失区域附近正常区域的直方图以及能量损失区域每列图像第一次补偿后的直方图，建立每个能量损失区域每个探测器的直方图查找表；最后，基于影像数据重叠区域的灰度信息自适应去除片间色差。本发明专利技术的技术方案能够解决全反射光学拼接相机搭接区的能量损失问题，充分利用卫星发射前的相机实验室定标数据和卫星发射后的大量在轨图像数据，确保光学拼接区域的能量得到有效补偿。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于光学遥感影像处理领域。
技术介绍
线阵C⑶被广泛应用于航空、航天光学遥感器，以及测量、控制等领域，为了扩大视场或增大测量范围，需要增加像元数，最有效便利的途径是将多片线阵CCD组装在一起， 即CXD拼接。法国SPOT卫星的HRV相机就是成功地使用CXD拼接技术。线阵CCD拼接主要有机械拼接、电子学拼接和光学拼接。机械拼接就是将CCD首尾相连，使之在一条直线上，然而直接拼接时CCD器件之间会产生缝隙，并且要保证拼接直线度要求，元器件摆放复杂，因此，实现精确拼接的难度大。电子学拼接是使两片CCD在图像推扫方向上错开一定位置，使两片CCD所成的图像拼成一幅，这种拼接方法要求对数据进行再处理以及大的存储容量，给电学处理带来困难。光学拼接目前由于全反射膜的存在，使会聚光被遮挡，有部分会聚光照不到拼接边缘处的CCD元，而且光的强度会随着远离边缘将加强恢复到正常值。能量衰减导致重叠区域响应不一致性，导致拼接区能量不能有效补偿，若重叠区域直接相加则放大噪声。目前国内全反射拼接相机在遥感卫星中开始应用，但是，对全反射拼接相机拼接模式特别是能量衰减区域补偿的研究少，张星祥等人在专利《基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置 (申请号201110216522)》中基于最速下降法实现图像二维拟合曲面，获得参数估计。
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，提出一种面向全反射光学拼接相机的能量补偿以及色差消除方法。该方法能充分利用卫星发射前的实验室定标数据进行校正，有效保证能量的补偿，针对卫星在轨运行一定周期后，利用大量在轨卫星图像数据建立能量损失探测器的灰度映射查找表，从而解决了由于全反射相机光学拼接引起的拼接区域附近能量衰减问题，确保重叠区域像元的有效利用。本专利技术的技术解决方案是I、，其特征在于，通过以下步骤实现(I)计算实验室定标图像的有效灰度均值；卫星发射前在实验室通过调整积分球定标灯的辐亮度等级，获得全反射式光学相机在某增益、某积分级数下的L幅定标图像；L为正整数；计算L幅定标图像中每片CCD有效区域的灰度均值,称为有效灰度均值，有效灰度均值作为该片CXD的输出期望值；所述有效区域是指除能量损失区域之外的正常区域；所述能量损失区域是指光学全反射式拼接相机在相邻两片CCD搭接附近，由于全反射膜的存在而导致的光线遮挡区域；(2)计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数；所述计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数计算如下 Meanx -O1X DNfl + bi x DN^1 + c, x DNli + dt权利要求1.，其特征在于实现步骤如下(1)计算实验室定标图像的有效灰度均值；卫星发射前在实验室通过调整积分球定标灯的辐亮度等级，获得全反射式光学相机在某增益、某积分级数下的L幅定标图像；L为正整数；计算L幅定标图像中每片CCD有效区域的灰度均值，称为有效灰度均值，有效灰度均值作为该片CXD的输出期望值；所述有效区域是指除能量损失区域之外的正常区域；所述能量损失区域是指光学全反射式拼接相机在相邻两片CCD搭接附近，由于全反射膜的存在而导致的光线遮挡区域；(2)计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数；所述计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数计算如下Meanx = O1 x DN3a + bt x DNfi + Ci x DNli + dt Mean1 = at x DNf2 + bi x DNf2 + Ci x DNa + dt<Meanl = O1 x DN^l +btx DN)L +C1X DNiL + dt式中，a” bp Ci, Cli为能量损失区域第i列的能量补偿系数，i为正整数且I彡i彡W，W是能量损失区域的列数；DNn、DNi2.....DNiL分别为L幅定标图像中能量损失区域中第i列的灰度均值！MeanpMean2'. . . >Meanl分别为L幅定标图像的有效灰度均值；(3)计算能量损失区域的第二次能量补偿系数；卫星在轨运行后，利用第一次能量补偿系数对大量在轨影像数据中的能量损失区域进行校正，得到校正后的第一次能量补偿图像；统计所述第一次能量补偿图像中的能量损失区域，分别建立能量损失区域每列图像的直方图，称为每列能量补偿原始直方图；统计能量损失区域附近正常区域宽度的数据并建立直方图，称为能量补偿期望直方图；对所述每列能量补偿原始直方图与能量补偿期望直方图进行匹配，建立第一次能量补偿图像中每列图像的直方图查找表，分段线性拟合直方图查找表并计算第二次能量补偿系数；利用第二次能量补偿系数对第一次能量补偿图像进行校正，得到校正后的第二次能量补偿图像；(4)基于重叠区域自适应消除片间色差；所述重叠区域是指相邻两片CXD能拍到同一场景的搭接区域；所述自适应是指根据重叠区域灰度差值大小自动选择色差消除方法；首先选取校正后的第二次能量补偿图像中靠近重叠区域的中间区域作为有效重叠区域，有效重叠区域宽度取决于全反射光学拼接相机重叠区域的设计宽度；然后选取相邻两片中的某一片图像为基准图像，另一片图像作为色差待去除图像，计算所述相邻两片有效重叠区域的灰度均值的差值，若所述灰度均值差值的绝对值不小于所设定域值δ，则需要色差消除，否则不需要色差消除处理；所述色差消除方法如下统计有效重叠区域的灰度级数，若所述有效重叠区域的灰度级数不小于总灰度级数的40% 50%，则利用直方图匹配方法消除色差，否则利用灰度差值方法消除色差；所述总灰度级数即相机的量化级数。2.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(I)中的L彡4。3.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(3)中的大量在轨影像数据是指二十轨以上的影像数据。4.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(3)所述正常区域宽度范围为20 100列。5.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(3)所述分段线性拟合直方图查找表并计算第二次能量补偿系数实现如下按照总灰度级数将直方图查找表分成低、中、高三段，对于总灰度级数为1024的图像， 原始直方图中灰度值在O 300区间内的设定为低段，灰度值在300 800区间内的设定为中段，灰度值在800 1023区间内的设定为高段，利用最小二乘法分别拟合三段区间的线性补偿系数，称之为第二次能量补偿系数。6.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(4)所述直方图匹配方法消除色差，实现如下统计所述基准图像中对应的有效重叠区域的直方图，作为色差消除期望直方图，统计色差待去除图像中对应的有效重叠区域的直方图，作为色差消除原始直方图；分别建立所述色差消除原始直方图与色差消除期望直方图的映射关系，得到色差消除映射查找表，并将所述映射查找表作用于色差待去除图像消除两片间的色差。7.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤(4)所述灰度差值方法消除色差实现是将有效重叠区域的均值差值作用到色差待去除图像，用于消除两片间的色差。8.根据权利要求I所述的，其特征在于所述步骤⑷中的δ取值为I 2个DN值。全文摘要，处理步骤包括首先，计算实验室定标图像的有效灰度均值以及能量损失区域每个探测器的列均值，并拟合每个探测器的第一次能量补偿系数；其次，选取大量在轨影像数据，分别统计能量损失本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全反射光学拼接相机的能量补偿与色差消除方法，其特征在于实现步骤如下：(1)计算实验室定标图像的有效灰度均值；卫星发射前在实验室通过调整积分球定标灯的辐亮度等级，获得全反射式光学相机在某增益、某积分级数下的L幅定标图像；L为正整数；计算L幅定标图像中每片CCD有效区域的灰度均值，称为有效灰度均值，有效灰度均值作为该片CCD的输出期望值；所述有效区域是指除能量损失区域之外的正常区域；所述能量损失区域是指光学全反射式拼接相机在相邻两片CCD搭接附近，由于全反射膜的存在而导致的光线遮挡区域；(2)计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数；所述计算定标图像能量损失区域每列的第一次能量补偿系数计算如下：Mean1=ai×DNi13+bi×DNi12+ci×DNi1+diMean2=ai×DNi23+bi×DNi22+ci×DNi2+di......MeanL=ai×DNiL3+bi×DNiL2+ci×DNiL+di式中，ai、bi、ci、di为能量损失区域第i列的能量补偿系数，i为正整数且1≤i≤W，W是能量损失区域的列数；DNi1、DNi2、...、DNiL分别为L幅定标图像中能量损失区域中第i列的灰度均值；Mean1、Mean2、...、MeanL分别为L幅定标图像的有效灰度均值；(3)计算能量损失区域的第二次能量补偿系数；卫星在轨运行后，利用第一次能量补偿系数对大量在轨影像数据中的能量损失区域进行校正，得到校正后的第一次能量补偿图像；统计所述第一次能量补偿图像中的能量损失区域，分别建立能量损失区域每列图像的直方图，称为每列能量补偿原始直方图；统计能量损失区域附近正常区域宽度的数据并建立直方图，称为能量补偿期望直方图；对所述每列能量补偿原始直方图与能量补偿期望直方图进行匹配，建立第一次能量补偿图像中每列图像的直方图查找表，分段线性拟合直方图查找表并计算第二次能量补偿系数；利用第二次能量补偿系数对第一次能量补偿图像进行校正，得到校正后的第二次能量补偿图像；(4)基于重叠区域自适应消除片间色差；所述重叠区域是指相邻两片CCD能拍到同一场景的搭接区域；所述自适应是指根据重叠区域灰度差值大小自动选择色差消除方法；首先选取校正后的第二次能量补偿图像中靠近重叠区域的中间区域作为有效重叠区域，有效重叠区域宽度取决于全反射光学拼接相机重叠区域的设计宽度；然后选取相邻两片中的某一片图像为基准图像，另一片图像作为色差待去除图像，计算所述相邻两片有效重叠区域的灰度均值的差值，若所述灰度均值差值的绝对值不小于所设定域值δ，则需要色差消除，否则不需要色差消除处理；所述色差消除方法如下：统计有效重叠区域的灰度级数，若所述有效重叠区域的灰度级数不小于总灰度级数的40％～50％，则利用直方图匹配方法消除色差，否则利用灰度差值方法消除色差；所述总灰度级数即相机的量化级数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李海超，张晓，郝胜勇，付兴科，马灵霞，胡沅，姚乐乐，
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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