光学遥感器在轨辐射定标方法、装置、系统及计算机设备

本技术涉及遥感，特别是涉及光学遥感器在轨辐射定标方法、装置、系统及计算机设备。

背景技术：

1、光学遥感器在测绘制图、城市规划等领域有重要的应用意义，其观测目标的生物物理参数以及各种遥感数据产品均和光学遥感器的辐射响应有直接关系，因此光学遥感器运行期间绝对辐射定标的精确度直接影响着其遥感数据应用的广度和深度。

2、光学遥感器在轨运行期间，以大面积均匀场为场景，通过地面光谱反射率/发射率、出射辐亮度、大气光学参数测量结合辐射传输计算的场地替代定标方式，可实现光学遥感器工作状态下绝对辐射定标，是重要的在轨辐射定标方式之一。但是基于大面积均匀场的替代定标方式对场地的条件要求较高，通常情况下定标精度不足，难以满足光学遥感器全动态范围内高精度、高频次定标的需要。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对常规的基于大面积均匀场的在轨定标技术难以满足高精度、高频次定标需求的问题，提供一种光学遥感器在轨辐射定标方法。

2、第一方面，本技术提供了一种光学遥感器在轨辐射定标方法，该方法包括以下步骤：

3、获取光学遥感器过顶时大气非吸收波段光学厚度、参照目标的向上辐亮度以及光学遥感器的影像数据；其中，所述参照目标包括第一能级目标、第二能级目标、第三能级目标以及第四能级目标，所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标沿着所述光学遥感器的运行轨道方向依次布设；

4、求解基于所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标的观测方程，确定所述光学遥感器的增益定标系数和偏置定标系数；其中，所述观测方程是根据所述大气非吸收波段光学厚度、所述参照目标的向上辐亮度、所述光学遥感器的影像数据以及大气程辐射产生的辐亮度、向上吸收气体透过率、大气质量和大气向上漫射透过率建立的。

5、采用本技术的光学遥感器在轨辐射定标方法，通过多个不同能级的参照目标可实现光学遥感器外场在轨辐射定标，通过求解至少四个能级目标的观测方程能同时得到光学遥感器的增益定标系数和偏置定标系数，消除了大气程辐射产生辐亮度以及大气向上漫射透过率误差影响，提高了光学遥感器外场在轨辐射定标的精度，并且本实施例所示方法对于定标场地的要求较低，能提高外场定标效率，节约外场定标成本。

6、在一个实施例中，所述影像数据包括所述光学遥感器各个通道参照目标影像灰度值的统计平均值；求解基于所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标的观测方程，确定所述光学遥感器的增益定标系数和偏置定标系数的步骤，按照如下表达式进行处理：

7、

8、

9、其中，为第通道对应的大气程辐射产生的辐亮度；为第通道对应的大气程辐射产生辐亮度修正值，是未知量；为第通道对应的第一能级目标的向上辐亮度；为第通道对应的第二能级目标的向上辐亮度；为第通道对应的第三能级目标的向上辐亮度；为第通道对应的第四能级目标的向上辐亮度；为第通道对应的向上吸收气体透过率；为大气质量；为第通道对应的非吸收波段大气光学厚度；为第通道对应的大气向上漫射透过率；为第通道对应的大气向上漫射透过率的修正值，是未知量；为第通道对应的第一能级目标影像灰度值的统计平均值；为第通道对应的第二能级目标影像灰度值的统计平均值；为第通道对应的第三能级目标影像灰度值的统计平均值；为第通道对应的第四能级目标影像灰度值的统计平均值；为第通道的增益定标系数，是未知量；为第通道的偏置定标系数，是未知量。

10、在一个实施例中，光学遥感器在轨辐射定标方法还包括：

11、获取光学遥感器过顶时的大气廓线参数；

12、基于所述大气廓线参数进行辐射传输计算，确定所述大气程辐射产生的辐亮度、向上吸收气体透过率以及大气向上漫射透过率。

13、第二方面，本技术提供一种光学遥感器在轨辐射定标装置，该装置包括：

14、获取模块，用于获取光学遥感器过顶时大气非吸收波段光学厚度、参照目标的向上辐亮度以及光学遥感器的影像数据；其中，所述参照目标包括第一能级目标、第二能级目标、第三能级目标以及第四能级目标，所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标沿着所述光学遥感器的运行轨道方向依次布设；

15、计算模块，用于求解基于所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标的观测方程，确定所述光学遥感器的增益定标系数和偏置定标系数；其中，所述观测方程是根据所述大气非吸收波段光学厚度、所述参照目标的向上辐亮度、所述光学遥感器的影像数据以及大气程辐射产生的辐亮度、向上吸收气体透过率、大气质量和大气向上漫射透过率建立的。

16、第三方面，本技术提供一种光学遥感器在轨辐射定标系统，该系统包括：

17、参照目标，所述参照目标设置于定标场地，所述参照目标包括第一能级目标、第二能级目标、第三能级目标以及第四能级目标，所述第一能级目标、所述第二能级目标、所述第三能级目标以及所述第四能级目标沿着光学遥感器的运行轨道方向依次布设；

18、辐射计，所述辐射计设置于所述定标场地，用于测量大气非吸收波段光学厚度以及所述参照目标的向上辐亮度；

19、计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。

20、在一个实施例中，所述光学遥感器在轨辐射定标系统还包括设置于所述定标场地的第一基底，所述第一基底为吸光基底，所述参照目标设置于所述第一基底之上。

21、在一个实施例中，所述参照目标之间的距离大于5倍光学遥感器像元分辨率距离。

22、在一个实施例中，所述参照目标包括：

23、壳体，所述壳体具有与其内腔相通的辐射出射口，所述壳体的内腔壁呈球面状，所述内腔壁设置有第一漫反射涂层；

24、光源组件，所述光源组件设置于所述壳体的内腔。

25、进一步的，所述参照目标还可以包括：

26、辐射件，连接于所述壳体且覆盖所述辐射出射口。

27、在其中一个实施例中，所述辐射件所形成的辐射面的长度大于5倍光学遥感器像元分辨率距离，所述辐射面的宽度大于5倍光学遥感器像元分辨率距离。

28、在其中一个实施例中，所述第一漫反射涂层为硫酸钡涂层、聚四氟乙烯涂层、硫酸钡与聚四氟乙烯混合涂层中的任意一种或几种。

29、在其中一个实施例中，所述光源组件包括第一光源和第二光源，所述第一光源的波长范围覆盖所述第二光源的波长范围。

30、在一个实施例中，所述第一光源的波长范围覆盖350纳米至2500纳米波段，所述第二光源的波长范围覆盖350纳米至500纳米波段。

31、在其中一个实施例中，所述光源组件还包括控制器，所述控制器电连接所述第一光源和所述第二光源，用于控制所述第一光源和所述第二光源的功率。

32、在其中一个实施例中，所述第一光源为卤素灯光源，所述第二光源为led光源。

33、在一个实施例中，所述参照目标包括第二基底以及设置于所述第二基底的第二漫反射涂层。

34、在其中一个实施例中，所述第二漫反射涂层为聚丙烯和炭黑混合涂层。

35、第四方面，本技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。

36、第五方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。