[发明专利]一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法，属于遥感卫星定标技术领域。

背景技术

目前，空间遥感CCD相机朝着更高分辨率、大幅宽等方向发展，从而保证更高的空间分辨率和时间分辨率。在轨道高度一定的前提下，空间相机地面像元分辨率的提高导致相机焦距的增长，而焦距的增长和视场角的增大导致需要采用多片线阵CCD拼接来组成较大幅宽空间相机的焦平面。

线阵CCD不同像元的光响应非一致性、读出电路自身及其与CCD耦合的非一致性、不同通道放大电路的非一致性、光学系统的加工精度等原因，导致光学系统和CCD探测器等响应的不一致性，直接表现为同样的辐射亮度输入对各个像元有着不一致性的输出灰度值，从而造成获取的图像出现条带现象。同时，大视场相机焦面由多片线阵CCD拼接而成，不同片CCD由于制造差异，响应度相差较大，导致不同片的图像存在较大的偏差。因此，有必要对多片线阵CCD相机进行相对辐射定标。目前，为减小光学畸变、地球曲率的影响，将多片线阵CCD阵列倾斜布置在焦平面上，用“弧线”形状代替常用的“直线”形状布置方式。例如，法国Pleiades卫星的全色谱段探测器组件由5片线阵CCD组成，地面分辨率0.7m，为减少光学畸变对TDI同步的影响，采取的措施是5片线阵CCD非共线布置，两两相邻两片之间的倾斜角度为0.3°。

目前常用的遥感卫星相对辐射定标方法中，实验室相对辐射定标获取的定标系数，随着卫星发射之后遥感器性能的下降，辐射定标系数会失效；均匀地面场景法需要湖泊、草原、冰川、人工均匀场地等定标场，寻找或建设难度大、成本高；大量卫星图像数据的在轨统计是目前国内采用比较广的一种方法，积累多轨图像数据，但该方法的前提是确保各轨图像数据的稳定性；国外应用广泛的Side-slither定标方法，将卫星偏航角旋转90°，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。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法，建立从地理坐标系到焦平面坐标系的严密转换关系，针对多片线阵CCD在焦平面上倾斜布置的特点、以及光学畸变与地球曲率的影响，建立多片线阵CCD拟合后的成像曲线方程，在此基础之上精确计算偏航角速度，使得倾斜布置的多片线阵CCD所有像元对同一区域成像，该方法无论对星下点成像还是非星下点成像都具备模型严密、求解精度高等优点。

本发明的技术方案是：一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法，步骤如下：

1)建立遥感卫星多片线阵CCD相机的焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃及其对应的地理坐标系G₀-G₁G₂G₃；其中多片线阵CCD的相邻两片之间以预设的倾斜角度布置在焦平面上；其中，P₀为焦平面坐标系的原点，位于多片线阵CCD的中点；P₁、P₂、P₃三个坐标轴分别平行于卫星本体坐标系S₀-S₁S₂S₃的滚动轴、俯仰轴和偏航轴；G₀为地理坐标系的坐标原点，且G₀是P₀点对应的地面点；G₁轴过G₀且平行于卫星飞行方向；G₃轴指向天顶并过地球中心；G₂轴垂直于G₁G₃构成的平面且符合右手法则；

建立多片线阵CCD拟合后的成像曲线方程p₁＝a_n|p₂|ⁿ+a_n-1|p₂|^n-1+…+a₁|p₂|+a₀，其中，(p₁,p₂)表示多片线阵CCD在焦平面坐标系中的坐标，a_n,a_n-1,…,a₁,a₀为方程系数，n为方程次数，|·|表示取绝对值；