一种基于时间序列的星载相机辐射交叉定标方法

摘要

一种基于时间序列的星载相机辐射交叉定标方法，通过基准卫星和目标卫星的运行轨道匹配、影像数据的几何配准、过境时间配准、相机观测角度配准、光谱匹配因子计算和定标系数的增益和偏移量分步计算等实施步骤，以全球范围内的面积大、地表均匀的场地作为交叉定标的场地，开展多次连续定标，提高卫星定标的精度，实现对在轨卫星的辐射性能指标监测，能够以较低的成本完成高频次、高精度辐射业务化定标。在卫星运行周期内，通过高频次、高精度辐射业务化定标，针对相机的在轨运行生命周期开展辐射交叉定标，实现对在轨卫星的辐射性能指标监测。

主权项

一种基于时间序列的星载相机辐射交叉定标方法，所述星载相机为对地成像卫星的可见光相机，所述相机包括4个波段，其特征在于步骤如下：(1)将目标星载相机和基准星载相机进行相关的配准，所述配准包括：轨道配准、时间配准、几何配准和观测角度配准；所述基准星载相机为美国landsat‑8卫星上的OLI相机；(2)计算基准星载相机入瞳处的辐亮度，具体由公式：L_base＝a₀*(DN‑b₀)给出，式中，a₀和b₀为预先给定的固定值，DN为基准星载相机影像数据的计数值，L_base为基准星载相机入瞳处的辐亮度；(3)计算基准星载相机和目标星载相机对应波段的光谱匹配因子；(4)利用步骤(2)中计算得到的基准星载相机入瞳处的辐亮度、步骤(3)计算的基准星载相机和目标星载相机对应波段的光谱匹配因子以及基准星载相机和目标星载相机入瞳处辐亮度值之间的关系，确定相同成像条件下目标星载相机入瞳处的辐亮度值；所述基准星载相机和目标星载相机入瞳处辐亮度值之间的关系由公式：L_base＝k*L_object给出，其中k为基准星载相机和目标星载相机对应波段的光谱匹配因子，L_object为目标星载相机入瞳处辐亮度值；目标星载相机入瞳处的辐亮度值由公式：L_object＝a*(DN′‑b)表示，式中，a为增益，b为暗噪声偏移量，DN′为目标星载相机影像数据的计数值；(5)在4个不同的波段，利用目标星载相机夜间对深海成像，并根据成像数据计算得到4个不同波段条件下目标星载相机的暗噪声偏移量，具体由公式：$\mathrm{offse}{t}_{\mathrm{band}}=\frac{\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_i·k_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{k}_i}$给出，式中：offset_band为某个波段条件下目标星载相机的暗噪声偏移量，offset_band＝b；DN_i为成像数据中出现的第i个计数值；k_i为成像数据中出现的第i个计数值DN_i出现的频次；n为成像数据中出现的计数值的总个数；(6)在特定成像条件下，利用基准星载相机和目标星载相机对光谱特性稳定的靶标地物进行成像，利用步骤(4)中的目标星载相机入瞳处的辐亮度值和目标星载相机的计数值进行多点线性拟合，获得目标星载相机的增益a，从而完成目标星载相机辐射交叉定标系数的确定，所述特定成像条件为：相机在无云条件下垂直向下观测；(7)利用步骤(5)和步骤(6)确定的目标星载相机辐射交叉定标系数以及目标星载相机的计数值，计算所有成像条件下目标星载相机入瞳处的辐亮度值。