本发明涉及一种成像试验方法，特别是涉及一种线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法。
背景技术：
线阵扫描相机覆盖范围广、探测视场大、空间分辨率高，在航天遥感领域应用广泛，如我国的风云系列卫星、美国的陆地卫星系列遥感卫星和法国的地球观测系统系列遥感卫星等，均搭载光学线阵扫描相机，对地球进行扫描成像，获取地表、大气、云层等高分辨率成像数据，满足地球大气、陆地环境监测和资源调查等应用需求，线阵扫描相机采用线列式探测元，通过扫描镜摆扫或卫星平台的高速运动，引导不同物空间信号依次进入焦面成像，在对线阵扫描相机产品的成像测试中，一般采用具有规则形状的靶标将黑体或积分球辐射能量引入相机中，由于靶标形状有限、辐射出射面小，不能满足线阵扫描相机对具有特定应用场景的成像测试需求；此外，若利用线阵扫描相机进行外场地试验，一方面提高了试验成本，另一方面，采用大气吸收波段的相机仍难以获取所需波段的试验图像，因此，需研究实验室条件下线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法，如何实现实验室下线阵扫描相机对复杂地球背景的成像试验，目前未发现公开发表的类似技术的说明或报告，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法，其有效解决了实验室条件下线阵扫描相机对复杂地球背景的成像试验问题，取得了方法合理、操作可行、简单方便和灵活性强的有益效果。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法，其包括以下步骤：
步骤一，将线阵扫描相机固定置放于转台，调整、固定各测试设备和工装的相对位置，安装动态信号发生器在五维调整台上，将电缆连接各测试产品和设备；
步骤二，线阵扫描相机、动态信号发生器及各测试设备均分别上电测试，确认工作状态正常；
步骤三，线阵扫描相机启动扫描成像模式，控制动态信号发生器黑体加温，到温后设置激励图像，调整线阵扫描相机转台，配合五维调整台的轴向位置和径向相位的调整，使成像最为清晰；
步骤四，动态信号发生器工控机加载地球背景图像，动态信号发生器产生相应波段的辐射信号，扫描相机对该辐射信号进行多次往返扫描成像并将成像数据存储，直至完成指定次数的扫描成像；
步骤五，图像合成处理设备对收集的同一组辐射信号的多组扫描图像，先进行非均匀校正，然后将校正后的图像数据进行叠加并除与扫描总帧数，输出最终的扫描成像结果；
步骤六，重复上述步骤四、步骤五，每次操作加载不同的地球背景激励源；
步骤七，控制动态信号发生器的黑体断电降温至常温，然后关闭动态信号发生器电源，其他各测试设备则直接断电。
优选地，所述线阵扫描相机产生的积分时间随机落在动态信号发生器数字微镜刷新周期的不同时间片位置，以使得线阵扫描相机多次扫描的多次积分时间覆盖数字微镜一个刷新周期，线阵扫描相机对其成多组扫描图像并存储，然后将多组扫描图像叠加并除以扫描帧数，获得最终的扫描图像。
优选地，所述动态信号发生器主要由准直物镜组件、数字微镜器件、驱动电路、工控机、黑体光源系统和安装支架六部分组成，通过调整黑体的温度，加载不同地球场景数据源，通过数字微镜动态调制辐射信号，实时显示红外或可见光图像，并将其以平行光束的形式出射，完成不同谱段复杂场景模拟。
优选地，所述动态信号发生器采用基于数字微镜器件生成复杂地球辐射信号，动态信号发生器工作原理是由工控机产生激励图像，通过视频处理电路和驱动电路输入数字微镜器件，用黑体辐射源均匀照射器件，利用数字微镜反射调制入射辐射产生红外热图像，生成的光学景象通过准直光学系统投射到被测试单元入瞳处，使光学景象与真实景物在探测器上的像斑大小、辐射能量空间分布一致。
优选地，所述线阵扫描相机对同一组辐射信号进行多次成像并存储扫描图像数据，将对同一组辐射信号的多次扫描图像数据分别进行非均匀校正，然后叠加并除以扫描帧数，获得最终的扫描图像数据。
本发明的积极进步效果在于：本发明有效解决了实验室条件下线阵扫描相机对复杂地球背景的成像试验问题，取得了方法合理、操作可行、简单方便和灵活性强的有益效果。
附图说明
图1为本发明线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法的流程图。
图2为本发明线阵扫描相机对动态信号发生器出射信号的单次扫描局部成像结果。
图3为本发明线阵扫描相机对动态信号发生器出射信号的多次扫描成像数据叠加取平均后的局部结果。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法包括以下步骤：
步骤一，将线阵扫描相机固定置放于转台，调整、固定各测试设备和工装的相对位置，安装动态信号发生器在五维调整台上，将电缆连接各测试产品和设备；
步骤二，线阵扫描相机、动态信号发生器及各测试设备均分别上电测试，确认工作状态正常；
步骤三，线阵扫描相机启动扫描成像模式，控制动态信号发生器黑体加温，到温后设置激励图像，调整线阵扫描相机转台，配合五维调整台的轴向位置和径向相位的调整，使成像最为清晰；
步骤四，动态信号发生器工控机加载地球背景图像，动态信号发生器产生相应波段的辐射信号，扫描相机对该辐射信号进行多次往返扫描成像并将成像数据存储，直至完成指定次数的扫描成像；
步骤五，图像合成处理设备对收集的同一组辐射信号的多组扫描图像，先进行非均匀校正，然后将校正后的图像数据进行叠加并除与扫描总帧数，输出最终的扫描成像结果；
步骤六，重复上述步骤四、步骤五，每次操作加载不同的地球背景激励源；
步骤七，控制动态信号发生器的黑体断电降温至常温，然后关闭动态信号发生器电源，其他各测试设备则直接断电。
所述动态信号发生器采用基于数字微镜器件生成复杂地球辐射信号，动态信号发生器工作原理是由工控机产生激励图像，通过视频处理电路和驱动电路输入数字微镜器件，用黑体辐射源均匀照射器件，利用数字微镜反射调制入射辐射产生红外热图像，生成的光学景象通过准直光学系统投射到被测试单元入瞳处，使光学景象与真实景物在探测器上的像斑大小、辐射能量空间分布一致。
所述线阵扫描相机产生的积分时间随机落在动态信号发生器数字微镜刷新周期的不同时间片位置，以使得线阵扫描相机多次扫描的多次积分时间覆盖数字微镜一个刷新周期，线阵扫描相机对其成多组扫描图像并存储，然后将多组扫描图像叠加并除以扫描帧数，获得最终的扫描图像。
本发明的工作原理如下：本发明包括动态信号发生器及配套控制设备、线阵扫描相机及配套控制与数据采集设备、图像合成处理设备、五维调整台、转台和电缆等，线阵扫描相机固定置放于转台，动态信号发生器固定安装在五维调整台，动态信号发生器出光口对准线阵扫描相机入光口，距离一到二米，通过调整转台、微调五维调整台轴向位置和径向相位，使动态信号发生器发出的辐射信号在线阵扫描相机上成像最为清晰；控制动态信号发生器生成多种类型的地球背景辐射信号。
动态信号发生器主要由准直物镜组件、数字微镜器件、驱动电路、工控机、黑体光源系统和安装支架六部分组成，通过调整黑体的温度，加载不同地球场景数据源，通过数字微镜(digitalmicro-mirrordevice，dmd)动态调制辐射信号，实时显示红外或可见光图像，并将其以平行光束的形式出射，完成不同谱段复杂场景模拟。针对动态信号发生器数字微镜刷新帧频和扫描相机积分时间不匹配的客观条件，采用如下方法：动态信号发生器持续输出激励图像的辐射信号，线阵扫描相机进行多次成像，利用多次扫描时，每次扫描相机积分时间随机落在动态信号发生器数字微镜刷新周期的不同时间片位置，以使得扫描相机多次扫描的多次积分时间覆盖数字微镜一个刷新周期，然后将多次扫描图像进行叠加并除以扫描帧数，获得最终的扫描图像。图2和图3分别给出对动态信号发生器生成的同一组辐射信号，单次扫描实验图像和多次扫描后数据叠加取平均获得的扫描图像，可以看出单次扫描出现明显的漏扫描，图像细节被破坏，试验图像质量差，后续难以准确评估线阵扫描相机的成像效果，通过多次扫描数据叠加后取平均处理的图像完整性强、细节丰富，避免了单次成像漏扫描现象，为后续扫描成像质量的评估提供高质量成像数据，试验结果验证了本发明一种基于动态信号发生器的线阵扫描相机对复杂地球背景成像试验方法的有效性，实现了实验室下对复杂地球背景的成像试验。
线阵扫描相机对同一组辐射信号进行多次成像并存储扫描图像数据，将对同一组辐射信号的多次扫描图像数据分别进行非均匀校正，然后叠加并除以扫描帧数，获得最终的扫描图像数据，解决动态信号发生器的数字微镜刷新帧频和线阵扫描相机行积分时间不匹配引起的扫描图像漏行问题，对于大范围快速线阵扫描相机，其单次采样曝光时间一般小于1毫秒，若要获得清晰图像，需要在曝光时间内，目标辐射信号稳定不变，但对于数字微镜投影显示系统，其所成图像处于持续刷新状态，因此刷新频率与成像曝光时间适配，才能保证对目标的稳定成像，具体原因如下：数字微镜器件在其刷新频率内，通过微反射镜的偏转对所成图像的灰度进行调制，数字微镜图像灰度产生方式，目前数字微镜器件最高刷新频率80赫兹，模拟灰度等级为0～255，则在单次成像的12.5毫秒内又被细分为256个小时间单元，通过256个小时间单元中微反射镜偏转的0/1特性，反映出0～255的灰度等级，为完全获取图像的灰度等级特征，线阵扫描相机单次曝光时间需大于数字微镜器件的单次成像时间，为稳定成像，线阵扫描相机的单次曝光时间需大于12.5毫秒，这对于大范围快速线阵扫描相机，无法达到12.5秒，在实际成像中将造成信号捕获不完整，最终扫描图像漏行。
综上所述，本发明有效解决了实验室条件下线阵扫描相机对复杂地球背景的成像试验问题，取得了方法合理、操作可行、简单方便和灵活性强的有益效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。