专利名称：一种基于分段统计的相对辐射校正方法
技术领域：
本发明属于遥感影像处理领域，涉及一种基于分段统计的相对辐射校正方法。
背景技术：
星载TD1-CCD(Time Delay and Integration Charge-coupled Device)成像数据辐射处理方法，即星载TD1-CCD相对辐射校正，是指为了校正各个探元响应度差异而对卫星遥感器测量的原始数字计数值进行“再”量化的一种处理过程。由于载荷探元的光电响应函数之间存在一定差异，使得对同一亮度区域成像时，不同探元会输出不同DN值(DigitalNumber遥感影像像元亮度值，即记录的地物的灰度值)，从而造成遥感影像上出现贯穿推扫方向的条带现象或者片间色差现象。相对辐射校正的目的就是通过对载荷探元光电响应函数进行分析，拟合出不同探元的光电响应模式并求取相应的辐射校正系数或查找表，用于消除由于探元的响应不一致引起的条带效应，使这些条带的影响降低到最小程度或彻底去除。相对辐射校正的前提和基础是精确的定标校正系数，目前获取校正系数的方法主要包括两种:定标法和统计法，由于定标法是依据实验室测量的积分球数据获得的辐射校正参数，而实验室的运行状态和星上的状态是存在差异的，且这种差异是一种非线性关系，因此基于定标法获取的辐射校正系数稳定性不高，往往会出现实验室积分球数据无效的情况，影响卫星的成像质量和后续的判读，因此有必要研究卫星在轨统计的方式来获取稳定的辐射校正参数
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对卫星影像中存在的系统条带噪声和片间色差现象，提供一种有效的基于分段统计的相对辐射校正方法。本发明的技术方案为一种基于分段统计的相对辐射校正方法，包括以下步骤:步骤1，获取原始的影像数据；步骤2，确定分段点，将影像分为三个亮度区域，包括低亮度区、中等亮度区以及高亮度区；步骤3，分别对低亮度区、中等亮度区以及高亮度区进行直方图匹配处理，得到每个探元的相应亮度区域查找表；步骤4，对不同亮度区域的查找表合并获取各个探元的整体查找表，根据各个探元的整体查找表对卫星影像进行相对辐射校正处理。而且，步骤I中所获原始的影像数据是从多轨影像中选取的多幅影像，从多轨影像中选取的多幅影像包含的地物应该至少涵盖低亮度区域、中等亮度区域和高亮度区域的成像地物；从多轨影像中选取的多幅影像必须是相同拍摄模式下的影像。而且，步骤2中确定分段点的实现方式如下，基于实验室积分球数据,拟合直线y = ax+b, X表示实测的单一探元的成像列灰度均值；y表示经过相对辐射校正后获取的灰度值；a表示拟合直线的斜率；b表示拟合直线的截距；令式？> =的值为最小，j)为与X在同一辐射亮度级下实际观测得到的所有探元的成像列灰度均值；当0最小时，用函数炉对a和b分别求偏导数，并令这两个偏导数等于零，得到两个关于a和b为未知数的方程组，解求这个方程组得:
权利要求
1.一种基于分段统计的相对辐射校正方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，获取原始的影像数据； 步骤2，确定分段点，将影像分为三个亮度区域，包括低亮度区、中等亮度区以及高亮度区； 步骤3，分别对低亮度区、中等亮度区以及高亮度区进行直方图匹配处理，得到每个探元的相应亮度区域查找表； 步骤4，对不同亮度区域的查找表合并获取各个探元的整体查找表，根据各个探元的整体查找表对卫星影像进行相对辐射校正处理。
2.如权利要求1所述基于分段统计的相对辐射校正方法，其特征在于:步骤I中所获原始的影像数据是从多轨影像中选取的多幅影像， 从多轨影像中选取的多幅影像包含的地物应该至少涵盖低亮度区域、中等亮度区域和高亮度区域的成像地物； 从多轨影像中选取的多幅影像必须是相同拍摄模式下的影像。
3.如权利要求1或2所述基于分段统计的相对辐射校正方法，其特征在于:步骤2中确定分段点的实现方式如下， 基于实验室积分球数据，拟合直线I = ax+b, X表示实测的单一探元的成像列灰度均值；y表示经过相对辐射校正后获取的灰度值；a表示拟合直线的斜率山表示拟合直线的截距； 令式供=的值为最小，I为与X在同一辐射亮度级下实际观测得到的所有探元的成像列灰度均值； 当口最小时，用函数T对a和b分别求偏导数，并令这两个偏导数等于零，得到两个关于a和b为未知数的方程组，解求这个方程组得: a = ( 1 妙-SxZ >') /(nZ ^2-Zx2) &'Ey Zx nn 求取实测点与解求的直线方程之间的正交差，将差值超过阈值的点作为分段点，假设直线方程为ax+by+c = 0，实测点与解求直线方程的正交差为:|ax +砂+ e|d 二*^~, 1^a1 ^rb1 若低亮度区的分段点的个数为0，取实验室积分球数据的最小亮度值为低亮度区的分段点，若低亮度区的分段点个数大于1，则取低亮度区的各分段点的均值作为低亮度区的分段点；若高亮度区的分段点的个数为0，取实验室积分球数据的最大亮度值为高亮度区的分段点，若高亮度区的分段点个数大于1，则取高亮度区的各分段点的均值作为高亮度区的分段点；根据低亮度区的分段点和高亮度区的分段点，将影像分为低亮度区、中等亮度区以及高亮度区。
4.如权利要求3所述基于分段统计的相对辐射校正方法，其特征在于:步骤3中直方图匹配处理实现方式为，以任一亮度区域为待匹配原始影像，统计各个探元所拍摄地物的DN值，从而获取各个探元的直方图，之后将所有探元的直方图合并求均值获取综合直方图； 令期望直方图灰度级为I的累积概率密度函数为V1，某探元直方图灰度级为k的累积概率密度函数为Sk,如果满足以下关系， V1 ≤Sk≤v1+1 当|V1-Sk-Vw-Sk | ≤O时，用灰度级I代替灰度级k，否则，就用灰度级1+1代替灰度级k。
全文摘要
一种基于分段统计的相对辐射校正方法，包括获取原始的影像数据；确定分段点，将影像分为三个亮度区域，包括低亮度区、中等亮度区以及高亮度区；分别对低亮度区、中等亮度区以及高亮度区进行直方图匹配处理，得到每个探元的相应亮度区域查找表；合并获取各个探元的整体查找表，对卫星影像进行相对辐射校正处理。该方法针对实验室积分球无效的情况，提供了一种有效的影像系统条带噪声和系统色差的去除方法，依据探元在不同光电响应区具有不同响应模型的特点，分段统计获取不同了亮度区的查找表，降低了统计过程中的误差传播，提高了查找表的精度，能够很好的提高影像的成像质量，同时该算法效率也很高，能够及时保证图像生产的准实时要求。
文档编号G06T5/40GK103226819SQ20131010655
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者王密, 张柄先, 潘俊, 李德仁 申请人:武汉大学