[发明专利]地基大口径望远镜的红外辐射定标方法

权利要求书

1.地基大口径望远镜的红外辐射定标方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

步骤一，非均匀性校正，

红外成像测量系统（6）采集内定标黑体（5）高低温辐射数据进行两点非均匀性校正；

步骤二，半光路响应度定标，

内定标时，红外成像测量系统（6）辐射响应输出模型为：

DN_t,n＝α_n·L_bb+DN_0,n    （a）

其中，DN_t,n为红外成像测量系统（6）在第n个像元的输出值，α_n为红外成像测量系统（6）在第n个像元的辐亮度响应度,L_bb为内定标黑体（5）的辐射亮度，DN_0,n是由散射的环境背景辐射、红外成像测量系统（6）自身热辐射以及红外探测器暗电流在第n个像元引起的偏置；

步骤三，红外星信息数据采集，

具体选取原则为：第一、参考星（1）位于待测目标附近；第二、最低观测仰角大于15°；第三、红外辐射特性稳定；第四、辐射能量满足望远镜红外成像系统信噪比要求；第五、参考星（1）光谱数据能够覆盖望远镜红外系统响应波段；

步骤四，背景量值估算，

在参考星（1）周围应用矩形环对背景进行提取，令参考星（1）位于矩形环的中心，背景量值由位于矩形环的像素数码值求平均来求得；

步骤五，大气透过率估算，

红外成像系统对参考星（1）和周围大气层（2）的辐射测量模型分别为：

DN_star,n＝α_star,n·(τ_m·(τ_a·L_star,n+L_sky)+L_m)+DN_0,n   （b）

DN_sky＝α_star,n·(τ_m·L_sky+L_m)+DN_0,n                    （c）

其中，DN_star,n为系统对参考星（1）在第n个像元的测量值，DN_sky为系统对周围天空背景的测量平均值，α_star,n为参考星（1）所处的第n个像元的响应度，τ_m为前光路的透过率，L_star,n为参考星（1）在第n个像元的辐亮度，τ_a、L_sky分别为目标和系统之间的大气透过率与程辐射，L_m为望远镜前半光路的总辐射；

（b）、（c）两式相减可得

DN_star,n-DN_sky＝α_star,n·τ_m·τ_a·L_star         （d）

此时可消去大气层（2）辐射亮度L_sky、望远镜前半光路总辐射L_m和偏置DN₀，同时消除上述三个参数带来的反演误差，进一步得出背景扣除后的参考星（1）信息，Lstar,n=DNstar,n-DNskyαstar,n·τm·τa---(e)]]>

已知参考星（1）在大气层（2）外的总辐射照度为：

Estar=ΣnLstar,n×IFOV---(f)]]>

其中，L_star,n为参考星（1）在第n个像元的辐亮度，IFOV为单个像元的立体视场角；

由(e)、（f）式可以估算出大气层（2）与望远镜前半光路的等效透过率

τm·τa=ΣnDNstar,n-DNskyαstar,n×IFOV/Estar---(g);]]>

步骤六，目标信息采集及数据处理，

目标信息背景扣除提取与参考星（1）信息背景扣除提取方法相同，可直接得出

Lt,n=DNt,n-DNskyαt,n·τm·τa---(h)]]>

其中，DN_t,n为系统对目标在第n个像元的测量值，L_t,n为目标在第n个像元的辐亮度，α_star,n为目标所处第n个像元的响应度；

已知目标的总辐射照度为：

Et=ΣnLt,n×IFOV---(i)]]>

由（g）、（h）和（i）式可得

Et=ΣnDNt,n-DNskyαt,nΣnDNstar,n-DNskyαstar,n×Estar---(j)]]>

假设各个像元的响应度是线性的，并且彼此间具有较好的一致性，那么目标的总辐射照度公式（j）可以简化为：

Et=ΣnDNt,n-DNskyΣnDNstar,n-DNsky×Estar---(k)]]>

最后还可根据目标类型、目标距离、红外测量系统的瞬时视场，分析计算目标辐亮度、辐射强度、辐射温度特性。

2.地基大口径望远镜的红外辐射定标方法所用装置，其特征是，红外辐射定标源由内定标黑体（5）与外部已知红外光谱特性的参考星（1）组成；内定标黑体（5）位于望远镜的后半光路位置，内定标时，定标光路切换反射镜（4）切入定标光路，将内部定标黑体（5）引入定标光路，内定标黑体（5）用于得到红外成像测量系统（6）的响应度；外部标准参考星（1）位于大气层（2）外，外定标时，定标光路切换反射镜（4）切出定标光路，外部标准参考星（1）用于估算大气层（2）和望远镜主光学系统（3）的透过率。