基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法

本发明实施例涉及辐射定标
技术领域：
，尤其涉及一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法。
背景技术：
：全天空成像仪是一种重要的地基空间环境光学观测设备，对全天空成像仪进行辐射参数定标，能够获取全天空图像中极光结构在不同观测谱线上的真实激发强度，这既是对比不同观测设备数据中极光激发强度的前提，也是定量研究相关物理过程以及机制的基础。全天空成像仪在出厂前，主要是通过实验室的定标实验对全天空成像仪的“辐射强度-图像数值”的辐射参数进行定标，而在全天空成像仪的长期使用过程中，由于仪器设备的维护和部件性能的老化等原因，原有的光学性能、探测器增益和偏置等性能将会发生不同程度的变化。因此，为了保证观测数据质量，则需要定期对全天空成像仪重新进行辐射定标。目前，全天空成像仪的辐射定标都是在光学实验室中进行的，使用的定标源是积分球、钨丝灯和朗伯平面等人造辐射源，对于安装在野外观测站点(比如南北极地区)的全天空极光成像仪而言，受站点条件的限制，在实验室重新定标非常困难。技术实现要素：本发明实施例提供一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法，以实现不受地域局限快速准确对全天空成像仪进行辐射定标，全天空成像仪辐射定标更加灵活。第一方面，本发明实施例提供了一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法，该辐射定标方法包括：选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。第二方面，本发明实施例还提供了一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置，该辐射定标装置包括：大气透射率获取模块，用于选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；恒星辐射亮度确定模块，用于计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；辐射定标模块，用于确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。第三方面，本发明实施例还提供了一种全天空成像仪，该全天空成像仪包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储多个程序，当所述多个程序中的至少一个被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面实施例所提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法。第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法。本发明实施例的技术方案，通过选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。解决了当前处于野外观测站点的全天空极光成像仪进行辐射定标困难的问题，以实现不受地域局限快速准确对全天空成像仪进行辐射定标，全天空成像仪辐射定标更加灵活。附图说明图1是本发明实施例一提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法的流程示意图；图2a是本发明实施例二提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法的流程示意图；图2b是本发明实施例提供的黄河站拍摄的全天空图像以及全天空图像对应的星空图；图2c是本发明实施例提供的模拟在极光观测谱线上恒星对应天顶角处的大气透射率的示意图；图2d是本发明实施例提供的五车二星对应的光谱型曲线图；图2e是本发明实施例提供的确定恒星在全天空图像中的位置原理示意图；图2f是本发明实施例提供的全天空图像中五车二星对应的星点邻域示意图；图2g是本发明实施例提供的目标恒星对应的第一立体角的原理示意图；图2h是本发明实施例提供的利用每张全天空图像单独进行定标的误差的结果示意图；图3是本发明实施例三提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置的结构示意图；图4是本发明实施例四提供的一种全天空成像仪的硬件结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。实施例一图1为本发明实施例一提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法的流程示意图，本实施例可适用于对任意地点的全天空成像仪进行快速而准确的辐射定标的情况，该方法可以由基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的形式实现。具体包括如下步骤：s110、选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率。其中，通过全天空成像仪获取一组全天空图像，一组全天空图像包括一张、两张或多张全天空图像，具体选取的全天空图像的数量可以由本领域技术人员根据实际辐射定标需求进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。进一步的，全天空图像中恒星清晰且恒星周围背景干净，即全天空图像中恒星周围无云且无极光遮挡，以作为本实施例所需的全天空图像。在本实施例中，目标恒星可以选择全天空图像中较明显且天顶角较低的恒星，可选的，全天空图像中较明显可以设定为目标恒星中心对应的探测器信号输出值与恒星背景对应的探测器信号输出值的比值大于15，天顶角较低可以选择天顶角角度值小于65°，上述亮度或天顶角的具体数值并非对本实施例进行任何限制，而由本领域技术人员根据实际设置需要进行选择，本实施例在此仅对目标恒星的选择进行解释说明。具体的，在选取全天空图像中的目标恒星后，利用星空软件stellarium确定目标恒星在极光观测台站处与全天空图像拍摄时间对应的天顶角，即stellarium中的地点设置为极光观测台站处的地理位置，时间设置为全天空图像拍摄时间。可以理解的是，天顶角的获取不限于利用星空软件stellarium进行获取，也可以通过其他天顶角获取的计算机软件或设备进行获取，本实施例对天顶角的具体获取不作任何限制。进一步的，基于天顶角利用基于大气传输软件modtran的界面化软件pcmodwin模拟，得到在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率。可以理解的是，大气透射率的获取不限于利用基于大气传输软件modtran的界面化软件pcmodwin模拟进行获取，也可以通过其他大气透射率获取的计算机软件或设备进行获取，本实施例对大气透射率的具体获取不作任何限制。s120、计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量fphoton以及所述目标恒星对应的第一立体角wstar，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度istar。具体的，计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量，包括：确定所述极光观测谱线对应的滤波片波段以及所述滤波片波段内的通量零点zp(fv)，并根据所述通量零点计算有效波长λeff处的有效波长辐射通量根据所述有效波长辐射通量以及所述目标恒星对应的光谱型确定所述目标恒星在所述极光观测谱线上的辐射通量f，并根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量。进一步的，在根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量之前，还包括：按照公式：计算得到所述极光观测谱线处的光子能量，其中，e为光子能量；h为普朗克常数；c为真空中的光速；λ为极光观测谱线波长；相应的，根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量，包括：根据所述辐射通量和所述光子能量按照公式：计算得到所述光子辐射通量；其中，fphoton为所述光子辐射通量；f为所述辐射通量；e为所述光子能量。在上述实施例的基础上，在计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角之前，还包括：提取所述目标恒星在全天空图像中的星点邻域，并根据所述星点邻域确定所述目标恒星在全天空图像中对应的区域范围。相应的，计算得到所述目标恒星对应的第一立体角，包括：获取所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离rmin、最远距离rmax以及所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角δw；根据所述最近距离rmin、最远距离rmax以及第二立体角δw确定每个像素点对应的第三立体角wpixel，并根据所述第三立体角wpixel确定所述目标恒星对应的第一立体角，即按照公式：计算得到每个像素点对应的第三立体角wpixel；其中，wpixel为每个像素点对应的第三立体角；δw为所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角；rmin为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离；rmax为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最远距离；相应的，根据所述第三立体角wpixel确定所述目标恒星对应的第一立体角，包括：按照公式：wstar＝wpixel·m，计算得到所述目标恒星对应的第一立体角；其中，wstar为所述目标恒星对应的第一立体角；m为所述目标恒星的区域范围内的像素个数。进一步的，按照公式：计算得到所述目标恒星的恒星辐射亮度istar。s130、确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值nstar，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。其中，目标恒星对应的探测器输出信号值通过所述目标恒星在全天空图像中的星点邻域以及所述目标恒星在全天空图像中对应的区域范围确定。在上述实施例的基础上，根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数，包括：按照公式：计算得到全天空成像仪的辐射系数；其中，k为所述辐射系数；ttra为所述大气透射率；istar为所述恒星辐射亮度；nstar为所述目标恒星对应的探测器输出信号值。本发明实施例的技术方案，通过选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。解决了当前处于野外观测站点的全天空极光成像仪进行辐射定标困难的问题，以实现不受地域局限快速准确对全天空成像仪进行辐射定标，全天空成像仪辐射定标更加灵活。实施例二图2a为本发明实施例二提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法的流程示意图，本实施例以上述实施例为基础进行优化。相应的，本实施例的方法具体包括：s210、选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率。具体的，选取一组恒星清晰且恒星周围背景干净的全天空图像，并在选取后的全天空图像中选择较明显且天顶角较低的恒星，作为目标恒星，利用星空软件stellarium确定目标恒星在极光观测台站处全天空图像时刻对应的天顶角。示例性的，以黄河站557.7nm波段的全天空极光成像仪为例，图2b是本发明实施例提供的黄河站拍摄的全天空图像以及全天空图像对应的星空图，如图2b所示，全天空图像的拍摄时间为2004年2月25日00:05:32ut时，即全天空图像时刻，图2b中对恒星kochab北极二、dubhe天枢、capella五车二、pollux北河三、castor北河二以及mirfak天船三等进行了标记，左图为黄河站全天空图像，右图为全天空图像对应的星空图。进一步的，图2c是本发明实施例提供的模拟在极光观测谱线上恒星对应天顶角处的大气透射率的示意图，参见图2c，横坐标为波长微米(wavelengthmicrons)，纵坐标为透射率(transmission)，图2c中示出了利用基于大气传输软件modtran的界面化软件pcmodwin模拟，得到极光观测谱线上目标恒星对应天顶角为59.6428°处的大气透射率的模拟结果。s220、确定所述极光观测谱线对应的滤波片波段以及所述滤波片波段内的通量零点，并根据所述通量零点计算有效波长处的有效波长辐射通量。具体的，通过下表1可以确定所述极光观测谱线对应的滤波片波段以及所述滤波片波段内的通量零点，表中滤波片波段包括u、b、v、r、i、j、h、k、kp、l，每个滤波片波段对应的有效波长λeff与滤波片波段对应的通量零点zp(fλ)一一对应，示例性的，通过查询表1可以得到u波段的有效波长λeff为0.366um，u波段的通量零点zp(fλ)为-0.152。表1不同滤波片波段的有效波长和对应的通量零点波段ubvrijhkkplλeff/um0.3660.4380.5450.6410.7981.221.632.192.123.45zp(fλ)-0.152-0.6020.0000.5551.2712.6553.7604.9064.7806.775进一步的，按照下述公式计算得到有效波长处的有效波长辐射通量为：其中，为目标恒星在有效波长λeff处的有效波长辐射通量；mag为目标恒星在有效波长λeff内的星等；zp(fv)为目标恒星在有效波长λeff内的通量零点。有效波长辐射通量的单位为星等mag可以由本领域技术人员根据国际标准确定，本实施例对此不作任何限制。s230、根据所述有效波长辐射通量以及所述目标恒星对应的光谱型确定所述目标恒星在所述极光观测谱线上的辐射通量，并根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量。根据恒星的光谱型，计算目标恒星在极光观测谱线上的辐射通量f为：其中，f为目标恒星在所述极光观测谱线上的辐射通量；为恒星的光谱型中有效波长λeff处的辐射通量相对值；q为在极光观测谱线处的辐射通量相对值。辐射通量f的单位为示例性的，图2d是本发明实施例提供的五车二星对应的光谱型曲线图，参见图2d，横坐标为波长(wavelength，单位)，纵坐标为辐射通量相对值(relativevalue)，例如v段有效波长为其对应的辐射通量相对值为1.02。进一步的，在根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量之前，还包括：按照公式：计算得到所述极光观测谱线处的光子能量e；其中，e为光子能量，单位为j；h为普朗克常数，取值为6.62607×10-34j·sec；c为真空中的光速，取值为2.9979×108m·sec-1；λ为极光观测谱线波长，单位为nm。根据所述辐射通量和所述光子能量按照公式：计算得到所述目标恒星在极光观测谱线处的光子辐射通量；其中，fphoton为所述光子辐射通量，单位为photons·sec-1·m-2·nm-1；f为所述辐射通量；e为所述光子能量。s240、提取所述目标恒星在全天空图像中的星点邻域。图2e是本发明实施例提供的确定恒星在全天空图像中的位置原理示意图，参见图2e所示，恒星在全天空图像中的轨迹近似为一个圆形，假设该圆的圆心为c，半径为r，则对于任意时刻t，恒星在全天空图像坐标系下的坐标为：其中，①xc和yc分别为圆心c的横坐标和纵坐标，可以利用任意三个时刻t0、t1和t2恒星在全天空图像中的位置坐标m(x0,y0)、n(x1,y1)和p(x2,y2)计算获得：②r为圆c的半径，单位为像素：③为t时刻星点与x轴正方向的夹角：β为t0时刻恒星与圆心c连线与x轴正方向的夹角：图2f是本发明实施例提供的全天空图像中五车二星对应的星点邻域示意图。参见图2f所示，全天空图像时刻为2004年2月25日00:05:52时，黄河站557.7nm波段全天空图像中的五车二对应的星点邻域，以坐标(xt,yt)为中心，示例性的，在其周围11×11像素的范围内寻找亮度值最大的像素，将该像素作为目标恒星的实际位置，则目标恒星在全天空图像中的实际坐标满足以下要求：其中，(xm,ym)为目标恒星在t时刻的实际位置坐标；n(xm,ym)和n(x,y)分别为全天空图像中坐标为(xm,ym)和(x,y)处像素对应的探测器输出信号值。进一步的，确定目标恒星对应的星点邻域，大小为11×11像素：其中，x和y分别为星点邻域内像素点的坐标。s250、根据所述星点邻域确定所述目标恒星在全天空图像中对应的区域范围。具体的，利用区域生长算法根据所述星点邻域确定目标恒星在全天空图像中对应的区域范围。以目标恒星在t时刻的实际位置坐标(xm,ym)为星点中心，控制目标恒星区域范围向星点中心的上、下、左、右方向上进行生长，继续参见图2f所示，以星点中心(394,288)向星点中心的上、下、左、右方向上进行生长，得到浅灰色区域为目标恒星对应的区域范围。可以理解的是，恒星区域范围在这4个方向上的生长方式类似，以右方向为例说明如下。在右方向上，控制恒星区域在星点中心所在的行上自星点中心向右进行生长，将满足生长规则的像素点判定为属于恒星区域范围。具体的生长规则为：其中，n(x,y)为全天空图像中坐标(x,y)处的探测器输出信号值，g1为预设参数，为阈值，设置为星点邻域最外层像素点处探测器输出信号值的均值，即：进一步的，控制恒星区域范围继续向星点中心的左上、左下、右上、右下方向上进行生长，恒星区域范围在这4个方向上的生长方式类似，以右上方向为例说明如下。在右上方向上，恒星区域从星点中心向上逐行进行生长，每一行内，自星点中心所在的列从左向右进行生长。对于每一个像素点，设置可信度p，并初始化为0。当该像素点的探测器输出信号值大于阈值t时，将该像素点的信号值n(x,y)与该像素点8邻域像素点的探测器输出信号值n(x+δr,y+δu)进行比较，当满足下述两式其中一个：ds≥dnanfn(x,y)≤n(x+δr,y+δu)-g2δr∈[-1,1],δu∈[-1,1]；或者，ds≤dnandn(x,y)≥n(x+δr,y+δu)+g2δr∈[-1,1],δu∈[-1,1]则，将可信度p加1。其中，ds为像素点(x,y)到星点中心(xm,ym)的距离为：dn为8邻域内的像素点(x+δr,y+δu)到星点中心的距离为：对于像素点(x,y)，遍历完其8邻域内像素点后，当可信度p大于可信度阈值pt时，即判定像素点(x,y)属于恒星区域范围。综上，最终确定的恒星区域范围如图2f中的浅灰色区域所示。s260、获取所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离、最远距离以及所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角。对全天空极光成像仪进行几何定标，得到全天空图像中天顶的位置坐标以及成像半径与天顶角之间的关系。示例性的，对于黄河站557.7nm波段的全天空极光成像仪，全天空图像中的天顶位置坐标为(255.5925,254.8603)，天顶角θ(单位度)与成像半径r(单位像素)之间的关系为：θ＝1.867×10(-6)×r3-4.250×10(-4)×r2+0.3544×r-1.062图2g是本发明实施例提供的目标恒星对应的第一立体角的原理示意图。参见图2g所示，恒星区域范围内各像素点到天顶的最近距离为rmin(图2g左图标示为rmin)，对应的天顶角为θmin，对应的立体角为wmin；恒星区域范围内各像素点到天顶的最远距离为rmax(图2g左图标示为rmax)，对应的天顶角为θmax，对应的立体角为wmax。wmin和wmax的计算公式为：则，所述最近距离对应的天顶角θmin和所述最远距离θmax对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角δw为：δw＝wmax-wmins270、根据所述最近距离、最远距离以及第二立体角确定每个像素点对应的第三立体角，并根据所述第三立体角确定所述目标恒星对应的第一立体角。具体的，在全天空图像中θmin与θmax相差很小，假设圆环中每个像素对应的立体角都相等，则每个像素对应的第三立体角wpixel为：其中，wpixel为每个像素点对应的第三立体角；δw为所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角；rmin为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离；rmax为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最远距离；则，目标恒星对应的第一立体角wstar为：wstar＝wpixel·m其中，wstar为所述目标恒星对应的第一立体角，单位为sr；m为所述目标恒星的区域范围内的像素个数。s280、根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度。具体的，按照公式：计算得到所述目标恒星的恒星辐射亮度istar，其中，istar为恒星辐射亮度，单位为rayleigh·nm-1。s290、确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。具体的，确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值nstar(nstar的单位为count)为：其中，m为恒星区域范围内的像素数；为恒星区域范围内坐标(xj,yj)处的探测器输出信号值；s为恒星区域范围内像素的坐标集合；nbg为背景的探测器输出信号值。背景的探测器输出信号值选取于图2f中环绕恒星区域范围的浅灰色区域的深色区域，即为目标恒星确定的区域范围向8邻域方向分别生长一个像素得到。其中，背景的探测器输出信号值nbg的计算公式为：其中，sbg为恒星背景像素的坐标集合，定义为恒星区域范围内各像素点8邻域像素中不在恒星区域范围内的像素点，范围如图2f中的深灰色部分所示；n为背景像素的个数。进一步的，根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度计算全天空极光成像仪的辐射系数为其中，k为辐射系数，单位为rayleigh·nm-1·count-1；ttra为大气透射率；istar为所述恒星辐射亮度；nstar为所述探测器输出信号值。在上述实施例的基础上，图2h是本发明实施例提供的利用每张全天空图像单独进行定标的误差的结果示意图。参见图2h所示，横坐标为全天空图像序号(imagenumber)，纵坐标为误差百分比(errorpercentage)，对北极黄河站557.7nm波段的全天空极光成像仪拍摄全天空图像，利用2004年2月24日22:56:52ut-23:08:22ut时间段内70张全天空图像进行辐射定标，得到的平均辐射定标结果为1.0884rayleigh·nm-1·count-1，相对于实验室的定标结果，误差为-0.23％，可以通过实验结果证明相较于现有技术的优势。本发明实施例的技术方案，将恒星作为定标源，根据恒星的星等和光谱型计算恒星对应的光子辐射通量，再根据恒星在全天空图像中的像点确定恒星对应的立体角后计算恒星在极光观测波段的亮度，再确定恒星对应的探测器输出信号值，实现对全天空极光成像仪的辐射定标，进而实现对任意地点的全天空极光成像仪进行快速而准确的辐射定标。实施例三图3为本发明实施例三提供的一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置的结构示意图，本实施例可适用于对任意地点的全天空极光成像仪进行快速而准确的辐射定标的情况。如图3所示，所述辐射定标装置包括：大气透射率获取模块310、恒星辐射亮度确定模块320和辐射定标模块330，其中：大气透射率获取模块310，用于选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；恒星辐射亮度确定模块320，用于计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；辐射定标模块330，用于确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。本实施例的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置，通过选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。解决了当前处于野外观测站点的全天空极光成像仪进行辐射定标困难的问题，以实现不受地域局限快速准确对全天空成像仪进行辐射定标，全天空成像仪辐射定标更加灵活。在上述各实施例的基础上，计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量，包括：确定所述极光观测谱线对应的滤波片波段以及所述滤波片波段内的通量零点，并根据所述通量零点计算有效波长处的有效波长辐射通量；根据所述有效波长辐射通量以及所述目标恒星对应的光谱型确定所述目标恒星在所述极光观测谱线上的辐射通量，并根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量。在上述各实施例的基础上，在根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量之前，还包括：按照公式：计算得到所述极光观测谱线处的光子能量；其中，e为光子能量；h为普朗克常数；c为真空中的光速；λ为极光观测谱线波长；相应的，根据所述辐射通量确定所述光子辐射通量，包括：根据所述辐射通量和所述光子能量按照公式：计算得到所述光子辐射通量；其中，fphoton为所述光子辐射通量；f为所述辐射能通量；e为所述光子能量。在上述各实施例的基础上，在计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角之前，还包括：提取所述目标恒星在全天空图像中的星点邻域，并根据所述星点邻域确定所述目标恒星在全天空图像中对应的区域范围。在上述各实施例的基础上，计算得到所述目标恒星对应的第一立体角，包括：获取所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离、最远距离以及所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角；根据所述最近距离、最远距离以及第二立体角确定每个像素点对应的第三立体角，并根据所述第三立体角确定所述目标恒星对应的第一立体角。在上述各实施例的基础上，根据所述最近距离、最远距离以及第二立体角确定每个像素点对应的第三立体角，包括：按照公式：计算得到每个像素点对应的第三立体角wpixel；其中，wpixel为每个像素点对应的第三立体角；δw为所述最近距离对应的天顶角和所述最远距离对应的天顶角之间的圆环对应的第二立体角；rmin为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最近距离；rmax为所述目标恒星在所述区域范围内各像素点到天顶的最远距离；相应的，根据所述第三立体角确定所述目标恒星对应的第一立体角，包括：按照公式：wstar＝wpixel·m，计算得到所述目标恒星对应的第一立体角；其中，wstar为所述目标恒星对应的第一立体角；m为所述目标恒星的区域范围内的像素个数。在上述各实施例的基础上，根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数，包括：按照公式：计算得到全天空成像仪的辐射系数；其中，k为所述辐射系数；ttra为所述大气透射率；istar为所述恒星辐射亮度；nstar为所述探测器输出信号值。上述各实施例所提供的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置可执行本发明任意实施例所提供的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法，具备执行基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法相应的功能模块和有益效果。实施例四图4为本发明实施例四提供的一种全天空成像仪的结构示意图，如图4所示，该全天空成像仪包括处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440；全天空成像仪中处理器410的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例；全天空成像仪中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法对应的程序指令/模块(例如，基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置中的大气透射率获取模块310、恒星辐射亮度确定模块320和辐射定标模块330)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行全天空成像仪的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法。存储器420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至全天空成像仪。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与全天空成像仪的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。实施例五本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法，该辐射定标方法包括：选取全天空图像中的目标恒星后确定在极光观测站处全天空图像时刻所述目标恒星对应的天顶角，并根据所述天顶角获取在极光观测谱线上所述目标恒星对应的所述天顶角处的大气透射率；计算得到所述目标恒星在所述极光观测谱线上的光子辐射通量以及所述目标恒星对应的第一立体角，并根据所述光子辐射通量和所述第一立体角确定所述目标恒星的恒星辐射亮度；确定所述目标恒星对应的探测器输出信号值，并根据所述探测器输出信号值、所述大气透射率和所述恒星辐射亮度确定全天空成像仪的辐射系数。当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标方法中的相关操作。通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。值得注意的是，上述基于恒星辐射光谱及通量的全天空成像仪辐射定标装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。当前第1页12