[发明专利]对非均匀场景同一区域成像的姿态调整与非线性定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及对非均匀场景同一区域成像的姿态调整与非线性定标方法，属于遥感卫星定标技术领域，特别用于光学遥感卫星线阵CCD相机对非均匀场景同一区域成像的姿态调整与非线性定标。

背景技术

目前，光学遥感卫星线阵CCD相机主要采用推扫式成像方式获取卫星影像。但是，遥感卫星相机各个CCD探测器及放大增益存在非均匀性噪声和暗电流噪声等问题，导致光学系统和CCD探测器等响应的不一致性，直接表现为各个像元输出灰度值的不一致性，从而造成获取的图像出现一些“条带”或“条纹”现象。相对辐射定标的目的就是获取相对辐射定标系数，并且利用系数对原始图像进行相对辐射校正，最大可能的消除“条带”和“条纹”效应。

通常有以下几种方法获取光学遥感卫星的相对辐射定标系数。①卫星发射前的实验室定标法，该方法通过实验室多个定标灯图像数据获得定标系数，但是卫星经过从发射到在轨运行后，所携带的器件将会发生一定的变化。②利用星上定标装置进行在轨定标，该种方法需要标准的星上定标源，但是由于定标源的稳定性不高，因此这种定标方法的应用效率低。③在地面建设大面积的均匀定标场，需要耗费大量的财力物力来维护，受到天气条件、轨道运动等的影响，定标一次耗费的周期很长，并且目标单一，难以实现多点非线性校正。④利用自然界的均匀地面景物比如湖泊、草原、冰川等，但如此大面积的绝对均匀的景物很少，同样也难实现高精度的非线性定标。⑤基于多轨数据的在轨统计法，也是目前应用比较广的一种方法，该方法需要累积多轨图像数据，基于直方图匹配建立直方图查找表，但是该方法必须确保各轨数据的稳定性。⑥国外针对敏捷卫星提出的Side-slither定标方法（参见Radiometric correction of RapidEye imagery using the on-orbit side-slither method，SPIE，2011），将卫星偏航角旋转90°，需要选择雨林、沙漠、冰盖等相对均匀的场景作为定标源，因此，对定标源的要求高，导致对定标区域的选择受限，从而影响了定标频次。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种与现有技术在原理和实现方法上有区别的对非均匀场景同一区域成像的姿态调整与非线性定标方法，该方法对定标场景的要求较低，不需要地面相对均匀的定标场景，非均匀场景即可满足要求，因此，卫星运行的每轨都可以实现定标，能够满足高频次的定标需求。

本发明的技术解决方案是：对非均匀场景同一区域成像的姿态调整与非线性定标方法，通过以下步骤实现：

（1）卫星需要在轨定标时，根据像移速度计算初始偏流角β₀，并根据初始偏流角调整卫星偏航角，调整的方式为将卫星偏航角逆时针旋转90°-β₀，进入对非均匀场景同一区域成像的定标模式；

（2）在定标模式的成像过程中，通过对卫星姿态的调整控制线阵CCD成像的推扫方向，使得线阵CCD阵列能够依次对非均匀场景同一区域成像，获得线阵CCD阵列中不同CCD探测器对非均匀场景同一区域成像的图像数据；

（3）统计图像数据的直方图，判断所获得的图像数据是否满足进行非线性定标的条件，如果满足则利用直方图匹配方法建立非线性定标映射关系表，否则转步骤（4）；

（4）重新确定成像场景，执行步骤（1）、（2），得到新的图像数据，将新的图像数据与之前的图像数据一起组成待统计的图像数据，执行步骤（3）。

所述步骤（2）中通过对卫星姿态的调整控制线阵CCD成像的推扫方向通过以下步骤实现：

（2.1）将卫星偏航角调整后的时刻t作为起始时刻，t等于0，计算该时刻的偏流角为β₁，令步进次数n等于1，继续执行步骤（2.2）；

（2.2）计算t等于n×L×T_int时刻的偏流角为β₂，L×T_int为时间间隔步长，其中，L为线阵CCD的长度，即线阵CCD包含的探测器个数，T_int为线阵CCD的积分时间；