专利名称：一种结合实验室定标和均匀景统计的相对辐射定标方法
技术领域：
本发明涉及一种遥感图像相对辐射定标方法。
背景技术：
我国成功发射中巴地球资源卫星(CBERS)和环境减灾卫星(HJ-I)并相继转入业务化运行，结束了长期以来只能依靠进口国外遥感卫星数据的历史。CBERS和HJ-I两大系列卫星数据已广泛应用于农业资源调查、农作物估产、生态环境监测、城市规划、国土资源调查和灾害监测及军事等领域，标志着我国航天遥感应用进入了一个崭新的阶段。相对辐射校正称为均勻化校正或归一化处理，它是为了校正遥感器中各个像元及光学系统响应差异而对获取的原始灰度计数值(DN)进行“再”量化的一种处理过程。相对辐射校正作为遥感数据预处理的重要环节，关键是获取有效的定标系数，即归一化增益 (NG)和偏置(B)。国内外主流遥感卫星，例如国内CBERS、HJ-I和国外Landsat、SPOT卫星采用定标法和地面统计法获取定标系数。定标法使用定标灯数据作为输入，在此基础上通过不同的算法形成基础的定标系数。一般而言，定标灯包括若干不同辐亮度等级的高度均勻的光源，或当光源辐亮度不能完全满足均勻条件时，其辐亮度的廓线可以精确测量。由于从定标灯数据提取校正系数精度较高，所以卫星发射前一般需要进行实验室定标。卫星经过一段时间的运行，卫星携带的传感器性能将发生一定的变化，当星载内定标系统失效或使用困难时，统计法作为定标的一种替代方法，通过分析和统计从地面图像中计算定标校正系数，这种方法适合于多元并扫的成像形式。此外，代表国际遥感先进水平的QuickBird 卫星则采用线阵旋转90度的方法，使扫描方向完全平行于像元线阵方向，随着卫星运动， 每个像元经历的地面目标一致，这就有效地采集了不同辐亮度级的均勻景物，动态地获取辐射定标系数，保证了辐射处理的精度。由于这种定标方式需要旋转焦平面，对卫星设计提出了较高的要求，国内卫星并没有采用这一技术。由于卫星发射升空上升段条件恶劣，卫星实际运行环境与地面情况存在较大的差别，以及地面测试时相机的成像状态与升空后的状态不一致等诸多因素，可能使地面采集及分析的定标数据不能完全适合高精度校正的要求，需要进行地面后续的改进处理。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种遥感图像相对辐射定标方法，该方法结合实验室定标和地面均勻景统计优势，根据卫星运行和相机响应的特性， 动态形成新的定标系数，保证相对辐射校正精度。本发明的技术解决方案是一种结合实验室定标和均勻景统计的相对辐射定标方法，步骤如下(1)根据采集的实验室定标数据，获取每级灯的辐亮度和对应的DN值，并求取每个像元的定标系数；(2)根据卫星在轨运行期间采集的图像，选取总体均勻的区域，通过均勻景统计法生成每个像元的定标系数；(3)根据步骤(1)、(2)的结果进行联合定标，具体过程如下(3. 1)联合像元设计把m个像元组合成一个联合像元，即阵列由联合像元组成， 而每个联合像元由m个像元平均得到，针对推扫成像模式，50 < m < 200 ；(3. 2)根据步骤(1)的计算结果，求取实验室联合像元的响应系数LNGj ；(3. 3)根据步骤(3)的计算结果，求取地面均勻景联合像元的响应系数HNGj ；(3. 4)求取联合像元校正因子CC 」，CORj = LGNjMGNj ；(3. 5)校正因子方程拟合以联合像元序号为横坐标，校正因子为纵坐标，采用二次抛物线方程拟合校正因子曲线；(3.6)校正因子内插对上述拟合的校正因子曲线进行离散，得到一组针对单个像元的校正因子Cori ；(3. 7)新的定标系数IiNGi 采用步骤(1)或者步骤(2)的计算结果处于校正因子， 即可得到该阵列新的定标系数。所述步骤(1)中首先采用均勻景统计法、直方图均衡法、最小二乘法三种方法求取每个像元的定标系数，然后选取三种算法中的最佳算法的计算结果作为步骤(1)的计算结果。所述最佳算法的选取首选选取图像中尽可能大的均勻区域，计算出飞行方向图像的灰度均值和该区域的灰度均值，计算上述两灰度均值的误差，当误差最小时，该算法即为
最佳算法。本发明与现有技术相比有益效果为(1)本发明方法基本消除了遥感图像片内条纹和片间色差，较好地保证了图像的辐射质量，解决了大幅面遥感图像辐射校正问题，对其它对地观测卫星的数据处理提供了借鉴。(2)本发明联合定标一种发挥实验室定标和均勻景统计综合优势的有效方法。实验室定标保证了校正过程中图像局部过渡的平稳性；而均勻景统计克服了阵列拼接的跳跃性。(3)本发明实验室定标采用三种方法进行处理，通过广义噪声评价、优选定标系数，作为基础数据，为后续处理服务。
图1为本发明总体流程图；图2为本发明算法流程图；图3为本发明联合像元映射图。
具体实施例方式结合附图1总体流程图、图2算法流程图和图3联合像元设计图，下面对本发明的具体实施方式
作如下描述步骤1 实验室定标(1. 1)读取第i号像元底电平Bi ；
权利要求
1.一种结合实验室定标和均勻景统计的相对辐射定标方法，其特征在于步骤如下(1)根据采集的实验室定标数据，获取每级灯的辐亮度和对应的DN值，并求取每个像元的定标系数；(2)根据卫星在轨运行期间采集的图像，选取总体均勻的区域，通过均勻景统计法生成每个像元的定标系数；(3)根据步骤(1)、O)的结果进行联合定标，具体过程如下(3. 1)联合像元设计把m个像元组合成一个联合像元，即阵列由联合像元组成，而每个联合像元由m个像元平均得到，针对推扫成像模式，50 < m < 200 ；(3. 2)根据步骤(1)的计算结果，求取实验室联合像元的响应系数LNGj ；(3.3)根据步骤(3)的计算结果，求取地面均勻景联合像元的响应系数HNGj;(3. 4)求取联合像元校正因子⑶民，CORj = LGNj/HGNJ ；(3. 5)校正因子方程拟合以联合像元序号为横坐标，校正因子为纵坐标，采用二次抛物线方程拟合校正因子曲线；(3. 6)校正因子内插对上述拟合的校正因子曲线进行离散，得到一组针对单个像元的校正因子Cori ；(3. 7)新的定标系数IiNGi 采用步骤(1)或者步骤O)的计算结果处于校正因子，即可得到该阵列新的定标系数。
2.根据权利要求1所述的一种结合实验室定标和均勻景统计的相对辐射定标方法，其特征在于所述步骤(1)中首先采用均勻景统计法、直方图均衡法、最小二乘法三种方法求取每个像元的定标系数，然后选取三种算法中的最佳算法的计算结果作为步骤(1)的计算结果。
3.根据权利要求2所述的一种结合实验室定标和均勻景统计的相对辐射定标方法，其特征在于所述最佳算法的选取首选选取图像中尽可能大的均勻区域，计算出飞行方向图像的灰度均值和该区域的灰度均值，计算上述两灰度均值的误差，当误差最小时，该算法即为最佳算法。
全文摘要
一种结合实验室定标和均匀景统计的相对辐射定标方法，(1)根据采集的实验室定标数据，获取每级灯的辐亮度和对应的DN值，并求取每个像元的定标系数；(2)根据卫星在轨运行期间采集的图像，选取总体均匀的区域，通过均匀景统计法生成每个像元的定标系数；(3)根据步骤(1)、(2)的结果进行联合定标，得到新的定标系数。本发明克服现有技术的不足，结合实验室定标和地面均匀景统计优势，根据卫星运行和相机响应的特性，动态形成新的定标系数，保证相对辐射校正精度。
文档编号G06T7/00GK102324098SQ20111024452
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者曾湧, 王文宇 申请人:中国资源卫星应用中心