红外交叉辐射的定标方法、装置、电子设备及介质

本发明涉及遥感，具体地，涉及一种红外交叉辐射的定标方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、热红外遥感是获取全球及区域性目标红外辐射特性（地表比辐射率和地表温度）的主要手段，而高精度的载荷定标是保证热红外载荷获取数据精准性、稳定性的关键一环，目前热红外在轨辐射定标方法包括星上定标、场地替代辐射定标以及交叉定标。

2、交叉定标是一种无场地定标技术，其原理是当待定标的在轨卫星遥感器与定标结果较好的卫星遥感器（一般为具有星上定标系统的卫星遥感器）在观测同一目标区域时，可以通过对比二者的测量值，来实现对待定标卫星遥感器的标定。与场地替代定标技术相比，它无需建立地面校正场，就可进行多遥感器卫星数据之间的标定。它的优点是定标成本较低，可以实现高频次、多遥感器间的辐射定标。近年来，国内外科学家使用该技术对各种遥感器进行了标定。目前国际上应用最为广泛的星下点（sno）交叉定标方法即要求严格的时空谱角匹配，以消除因时空谱角多观测要素差异带来的目标热辐射差异。这导致交叉匹配点集中在地球两极，目标类型比较单一，满足匹配条件的观测数据往往仅占总量的0.1%。因此，放宽交叉定标中约束条件并有效消除时-空-谱-角多观测要素差异带来的目标热辐射差异是目前国际定标领域研究的难点和热点。然而，由于地表比辐射率会随着观测天顶角而改变，从而导致卫星观测亮度辐射值随着观测角度变化。因此，发展一种考虑地表比辐射率方向性影响的红外交叉辐射定标方法，是扩展现有交叉定标方法、有效提升交叉定标精度的迫切需求。

技术实现思路

1、鉴于上述技术问题，本发明提供了一种红外交叉辐射的定标方法、装置、电子设备及介质。

2、本发明实施例第一个方面提供了一种红外交叉辐射的定标方法，包括：确定目标区域和参考载荷，其中，参考载荷为与待定标载荷的热红外谱段相匹配的卫星载荷；获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域的匹配图像对，其中，匹配图像对为根据预设条件匹配得到的目标区域的热红外图像对；对匹配图像对进行数据处理，得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据；对等效辐射亮度观测数据进行纠正处理；根据纠正处理后的等效辐射亮度观测数据，计算得到交叉定标系数；根据交叉定标系数计算得到交叉定标的不确定度。

3、在本发明一实施例中，对匹配图像对进行数据处理，得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据包括：对匹配图像对进行数据处理，得到匹配图像对中每个像素点的灰度计数值和参考载荷的定标系数；基于匹配图像对中每个像素点的灰度计数值，计算得到匹配图像对的平均灰度计数值；基于平均灰度计数值和参考载荷的定标系数，计算得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据。

4、在本发明一实施例中，对等效辐射亮度观测数据进行纠正处理包括：对等效辐射亮度观测数据进行光谱纠正处理；对光谱纠正处理后的等效辐射亮度观测数据进行角度纠正处理。

5、在本发明一实施例中，对等效辐射亮度观测数据进行光谱纠正处理包括：获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域时的观测几何信息，其中，观测几何信息包括参考载荷和待定标载荷过境目标区域时的观测天顶角与观测方位角及太阳天顶角与太阳方位角；基于观测几何信息，利用大气辐射传输模型模拟得到参考载荷和待定标载荷对应通道的等效辐射亮度第一数据集；基于等效辐射亮度第一数据集，计算得到光谱匹配系数；根据光谱匹配系数对等效辐射亮度第一数据集进行光谱纠正处理。

6、在本发明一实施例中，对光谱纠正处理后的等效辐射亮度观测数据进行角度纠正处理包括：获取目标区域的地表发射率；基于地表发射率，建立地表发射率随观测角度变化的关系；基于地表发射率随观测角度变化的关系和观测几何信息，利用大气辐射传输模型模拟得到参考载荷和待定标载荷对应通道的等效辐射亮度第二数据集；基于等效辐射亮度第二数据集，计算得到角度匹配系数；根据角度匹配系数对等效辐射亮度第二数据集进行角度纠正处理。

7、在本发明一实施例中，获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域的匹配图像包括：获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域的热红外图像和云产品数据；获取目标区域上空的云量数据；基于云产品数据和云量数据，在热红外图像中筛选出参考载荷和待定标载荷过境目标区域的晴天无云匹配图像对；对晴天无云匹配图像对进行时间匹配处理，其中，参考载荷和待定标载荷过境目标区域的时间差异小于预设时间段。

8、在本发明一实施例中，对匹配图像进行数据处理，得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据，还包括：采用反距离加权算法，对等效辐射亮度观测数据进行空间匹配处理。

9、本发明实施例第二个方面提供了一种红外交叉辐射的定标装置，包括：确定模块，用于确定目标区域和参考载荷，其中，参考载荷为与待定标载荷热红外谱段相匹配的卫星载荷；获取模块，用于获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域的匹配图像对，其中，匹配图像为参考载荷和待定标载荷对目标区域的热红外扫描图像；处理模块，用于对匹配图像进行数据处理，得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据；纠正模块，用于对等效辐射亮度观测数据进行纠正处理；第一计算模块，用于根据纠正处理后的等效辐射亮度观测数据，计算得到交叉定标系数；第二计算模块，用于根据交叉定标系数计算得到交叉定标的不确定度。

10、本发明实施例第三个方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述红外交叉辐射的定标方法。

11、本发明实施例第四个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述红外交叉辐射的定标方法。

12、本发明实施例提供的一种红外交叉辐射的定标方法，至少具有以下有益效果：

13、本发明实施例提供的红外交叉辐射的定标方法，通过对目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据进行时-空-谱-角的纠正，有效消除了目标发射率方向性对交叉定标的影响，打破了现有技术中要求严格的角度匹配而导致的定标样本少、目标种类单一且交叉频次低的问题，有利提升了光学传感器在轨辐射交叉定标精度和频次。

14、本发明实施例提供的红外交叉辐射的定标方法，将交叉样本匹配点从地球两极扩展至中低纬度，实现了放宽角度约束条件的热红外载荷多能级交叉定标，尽可能多的获取载荷宽动态样本数据，有效降低载荷非线性响应而带来的定标不确定性。

技术特征：

1.一种红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述对所述匹配图像对进行数据处理，得到所述目标区域在所述参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据包括：

3.根据权利要求1所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述对所述等效辐射亮度观测数据进行纠正处理包括：

4.根据权利要求3所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述对所述等效辐射亮度观测数据进行光谱纠正处理包括：

5.根据权利要求4所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述对光谱纠正处理后的等效辐射亮度观测数据进行角度纠正处理包括：

6.根据权利要求1所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述获取所述参考载荷和所述待定标载荷过境所述目标区域的匹配图像对包括：

7.根据权利要求1所述的红外交叉辐射的定标方法，其特征在于，所述对所述匹配图像进行数据处理，得到所述目标区域在所述参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据，还包括：

8.一种红外交叉辐射的定标装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行根据权利要求1~7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种红外交叉辐射的定标方法、装置、电子设备及介质，涉及遥感技术领域。该定标方法包括：确定目标区域和参考载荷，其中，参考载荷为与待定标载荷的热红外谱段相匹配的卫星载荷；获取参考载荷和待定标载荷过境目标区域的匹配图像对，其中，匹配图像对为根据预设条件匹配得到的目标区域的热红外图像对；对匹配图像对进行数据处理，得到目标区域在参考载荷入瞳处的等效辐射亮度观测数据；对等效辐射亮度观测数据进行纠正处理；根据纠正处理后的等效辐射亮度观测数据，计算得到交叉定标系数；根据交叉定标系数计算得到交叉定标的不确定度，解决了现有技术中要求严格的角度匹配而导致的定标样本少，目标种类单一且交叉频次低的问题。

技术研发人员：高彩霞,杨治纬,刘佳欣,李婉,王任飞,王宁,马灵玲
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15