地基大口径望远镜的红外辐射定标方法
【专利摘要】地基大口径望远镜的红外辐射定标方法，属于光电测量【技术领域】，为克服高质量大口径红外辐射定标源对大口径望远镜红外系统辐射定标精度的制约，以及大气程辐射及消光对大气层外目标红外辐射强度测量精度的影响，红外辐射定标源由望远镜内定标黑体与外部已知红外光谱特性的自然星体组成；内定标黑体位于望远镜的半光路位置，即大口径望远镜主光学系统之后，内定标时，定标光路切换反射镜切入定标光路，将内部定标黑体引入定标光路；外部标准自然星体位于大气层外，外定标时，定标光路切换反射镜切出定标光路；内定标黑体用于得到望远镜后半光路系统的响应度，外部标准自然星体用于估算大气层及部分光学系统的透过率。
【专利说明】地基大口径望远镜的红外辐射定标方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种红外辐射定标方法，特别是适合于地基大口径望远镜红外光电测量系统的辐射定标及大气层外目标的红外辐射强度测量，属于光电测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]望远镜红外系统的辐射定标通常需要满足全口径全视场的定标要求，即红外辐射定标源需充满被定标系统的口径与视场。然而口径Im以上的大型地基光电探测望远镜系统，高质量大口径黑体辐射定标源难以建立，并且观测目标受到大气程辐射及其消光的影响，限制了地基大口径望远镜红外光电测量系统对大气层外目标的红外辐射强度测量精度。
【发明内容】
[0003]为了解决高质量大口径红外辐射定标源对大口径望远镜红外系统辐射定标精度的制约，以及大气程辐射及消光对大气层外目标红外辐射强度测量精度的影响的问题，本发明提供一种适合于地基大口径望远镜的红外辐射定标方法。
[0004]本发明的技术解决方案是:
[0005]地基大口径望远镜的红外辐射定标方法，该方法包括以下步骤，
[0006]步骤一，非均匀性校正，
[0007]红外成像测量系统采集内定标黑体高低温辐射数据进行两点非均匀性校正；
[0008]步骤二，半光路响应度定标，
[0009]内定标时，红外成像测量系统辐射响应输出模型为:
[0010]DNt,η = α η.Lbb+DN0；n (a)
[0011]其中，DNt，n为红外成像测量系统在第η个像元的输出值，α η为红外成像测量系统在第η个像元的辐亮度响应度，Lbb为内定标黑体的辐射亮度，D\n是由散射的环境背景辐射、红外成像测量系统自身热辐射以及红外探测器暗电流在第η个像元引起的偏置；
[0012]步骤三，红外星信息数据采集，
[0013]具体选取原则为:第一、参考星位于待测目标附近；第二、最低观测仰角大于15° ;第三、红外辐射特性稳定；第四、辐射能量满足望远镜红外成像系统信噪比要求；第五、参考星光谱数据能够覆盖望远镜红外系统响应波段；
[0014]步骤四，背景量值估算，
[0015]在参考星周围应用矩形环对背景进行提取，令参考星位于矩形环的中心，背景量值由位于矩形环的像素数码值求平均来求得；
[0016]步骤五，大气透过率估算，
[0017]红外成像系统对参考星和周围大气层的辐射测量模型分别为:
[0018]DNstar,n = a star；n.( τ π.(Ta.Lstar,n+Lsky) +Lm) +DN0,η (b)
[0019]DNsky = α star；n.( τ π.Lsky+Lm) +DN0；n(c)[0020]其中，DNstm，n为系统对参考星在第η个像元的测量值，DNsky为系统对周围天空背景的测量平均值，a star,n为参考星所处的第η个像元的响应度，τ m为前光路的透过率，Lstar,n为参考星在第η个像元的辐亮度，τ a、Lsky分别为目标和系统之间的大气透过率与程辐射，Lffl为望远镜前半光路的总辐射；
[0021](b)、(C)两式相减可得
[0022]DNstar,n_DNsky = a star；n.Tm* τ a.Lstar (d)
[0023]此时可消去大气层辐射亮度Lsky、望远镜前半光路总辐射Lm和偏置DNtl,同时消除上述三个参数带来的反演误差，进一步得出背景扣除后的参考星信息，
【权利要求】
1.地基大口径望远镜的红外辐射定标方法，其特征是，该方法包括以下步骤: 步骤一，非均匀性校正， 红外成像测量系统(6)采集内定标黑体(5)高低温辐射数据进行两点非均匀性校正； 步骤二，半光路响应度定标， 内定标时，红外成像测量系统(6)辐射响应输出模型为:
DNt；n = a n.Lbb+DN0；n (a) 其中，DNt，n为红外成像测量系统(6)在第η个像元的输出值，α η为红外成像测量系统(6)在第η个像元的辐亮度响应度，Lbb为内定标黑体(5)的辐射亮度，D\n是由散射的环境背景辐射、红外成像测量系统(6)自身热辐射以及红外探测器暗电流在第η个像元引起的偏置； 步骤三，红外星信息数据采集， 具体选取原则为:第一、参考星(I)位于待测目标附近；第二、最低观测仰角大于15° ;第三、红外辐射特性稳定；第四、辐射能量满足望远镜红外成像系统信噪比要求；第五、参考星(I)光谱数据能够覆盖望远镜红外系统响应波段； 步骤四，背景量值估算， 在参考星(I)周围应用矩形环对背景进行提取，令参考星(I)位于矩形环的中心，背景量值由位于矩形环的像素数码值求平均来求得； 步骤五，大气透过率估算， 红外成像系统对参考星(I)和周围大气层(2)的辐射测量模型分别为:
DNstar,n = a star，n.( Tm.( τ a.Lstar,n+Lsky) +Lm) +DN0,n (b) DNsky = a star，n * ( Tm.Lsky+Lm) +DN0,n(c) 其中，DNsto，nS系统对参考星(I)在第n个像元的测量值，DNsky为系统对周围天空背景的测量平均值，astm，n为参考星(I)所处的第η个像元的响应度，τπ为前光路的透过率，Lstar；n为参考星(I)在第η个像元的辐亮度，τ a、Lsky分别为目标和系统之间的大气透过率与程辐射，Lm为望远镜前半光路的总辐射； (b)、(C)两式相减可得
DNstar；n-DNsky = a star，n.Tm.τ a.Lstar(d) 此时可消去大气层(2)辐射亮度Lsky、望远镜前半光路总辐射Lm和偏置DNtl,同时消除上述三个参数带来的反演误差，进一步得出背景扣除后的参考星(I)信息，
2.地基大口径望远镜的红外辐射定标方法所用装置，其特征是，红外辐射定标源由内定标黑体(5)与外部已知红外光谱特性的参考星(I)组成；内定标黑体(5)位于望远镜的后半光路位置，内定标时，定标光路切换反射镜(4)切入定标光路，将内部定标黑体(5)引入定标光路，内定标黑体(5)用于得到红外成像测量系统(6)的响应度；外部标准参考星(I)位于大气层(2)外，外定标时，定标光路切换反射镜(4)切出定标光路，外部标准参考星(I)用于估算大气层(2)和望远镜主光学系统(3)的透过率。
【文档编号】G01J5/00GK103792009SQ201410036648
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】刘莹奇, 殷丽梅, 刘俊池, 范磊, 王建立 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所