一种凝视卫星面阵CCD相机的相对辐射校正方法

摘要

一种凝视卫星面阵CCD相机的相对辐射校正方法。首先建立面阵CCD相机探元的辐射响应模型；其次利用凝视卫星面阵CCD在没有月光的深夜对远离陆地的大面积深海进行实时、定点观测，通过多次获得的遥感图像确立噪声大小，去噪后得到无噪声的遥感图像数据；然后在晨昏时，利用凝视卫星面阵CCD相机在微弱均匀散射的天空光下对远离陆地的大面积的深海进行连续成像，通过多次获得的去除噪声的遥感图像计算相对辐射定标系数；最终得到凝视卫星面阵CCD相机的相对辐射校正图像。本发明解决了凝视卫星面阵CCD相机在轨运行无相对辐射校正方法的技术问题。

主权项

一种凝视卫星面阵CCD相机的相对辐射校正方法，其特征在于步骤如下：1)建立面阵CCD相机探元的辐射响应模型：DN(i,j)＝{f[L(i,j)]+N_DC(i,j)+N_S(i,j)+N_R(i,j)}×G+N_Q(i,j)；式中，i、j为面阵CCD相机的探元位置(i∈[1,K]，j∈[1,L])；K为面阵CCD相机的行探元总数，L为面阵CCD相机的列探元总数；DN(i,j)为探元(i,j)的数字DN值；f[L(i,j)]为探元(i,j)接收的辐射亮度L(i,j)函数；N_DC(i,j)为探元(i,j)的暗电流噪声；N_S(i,j)为探元(i,j)的散粒噪声；N_R(i,j)为探元(i,j)的读出噪声；G为电路输出的综合增益；N_Q(i,j)为探元(i,j)的量化噪声；将面阵CCD相机探元的辐射响应模型整理简化得到：DN(i,j)＝f_G[L(i,j)]+N(i,j)；式中，f_G[L(i,j)]＝f[L(i,j)]×G；N(i,j)＝[N_DC(i,j)+N_S(i,j)+N_R(i,j)]×G+N_Q(i,j)；2)利用凝视卫星面阵CCD在没有月光的深夜对远离陆地的大面积深海进行实时、定点观测，通过N次获得的遥感图像确立噪声大小；$N(i,j)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{DN}}_n(i,j)}{N};$式中，DN_n(i,j)为第n景深夜成像数据中探元(i,j)的数字DN值，n∈[1,N]；3)将步骤2)中得到的噪声大小，在凝视卫星面阵CCD相机获得的遥感图像数字DN值中去除，即得到无噪声的遥感图像数据$\overline{\mathrm{DN}}(i,j)=\mathrm{DN}(i,j)-N(i,j)=f_G\left[L(i,j)\right];$4)在晨昏时，利用凝视卫星面阵CCD相机在微弱均匀散射的天空光下对远离陆地的大面积的深海进行连续成像，通过M次获得的去除噪声的遥感图像计算相对辐射定标系数；41)求取M景去除噪声的所有探元数字DN值样本均值μ_DN：${\mu }_{\mathrm{DN}}=\frac{\underset{j=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\mu }_{{\mathrm{DN}}_m}}{M};$式中，为第m景中探元(i,j)去除噪声的数字DN值，m∈[1,M]；42)将M次获得的去除噪声的所有探元数字DN值样本均值μ_DN作为凝视卫星面阵CCD相机探元的输入能量期望值f_G[L(i,j)]＝μ_DN，则第m景中探元(i,j)的相对辐射定标系数为：$R_m(i,j)=\frac{{\mathrm{DN}}_m(i,j)}{{\mu }_{\mathrm{DN}}};$其中DN_m(i,j)为第m景晨昏成像数据中探元(i,j)的数字DN值，m∈[1,M]；43)对探元(i,j)获得的M个相对辐射定标系数进行平均，最终得到凝视卫星面阵CCD相机各探元的相对辐射定标系数为：$R(i,j)=\frac{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{R}_m(i,j)}{M};$5)对凝视卫星面阵CCD相机获得的遥感图像数据，利用步骤2)中得到的噪声大小和步骤4)中得到的相对辐射校正系数，得到凝视卫星面阵CCD相机的相对辐射校正图像${\mathrm{DN}}_R(i,j)=\frac{1}{R(i,j)}\times [\mathrm{DN}(i,j)-N(i,j)]=f_G\left[L(i,j)\right].$