[发明专利]基于主动辐射照明源的空间相机在轨辐射定标系统及方法

说明书

本发明提供的基于主动辐射照明源的空间相机在轨辐射定标方法，采用多个主动辐射照明源为空间相机在轨辐射定标提供所需辐射亮度，具有体积小、重量轻、发散角大、便于运输、定标地点选取灵活等特点，由多个主动辐射照明源组成的在轨定标系统相当于一个可移动的辐射定标场，依据在轨卫星定标任务，灵活选取定标地点，避开天气等不利因素影响，大幅缩短定标任务周期，提高定标频次，降低定标成本，在未来空间相机在轨辐射定标领域将发挥重要作用，本发明还提供一种在轨辐射定标系统。

技术领域

本发明涉及空间光学领域，具体涉及一种空间相机在轨辐射定标系统及方法。

背景技术

随着空间光学遥感器快速发展，光学遥感应用的定量化需求日益迫切，利用辐射定标建立空间相机输出灰度值与地面景物辐射亮度之间的响应关系，进而利用卫星图像可以反演出地物的辐射亮度信息。空间相机在轨运行后，受空间环境、高能粒子辐射等因素影响，光学遥感器辐射响应性能下降，图像质量随之下降，需要通过在轨辐射定标重新获取绝对辐射响应度，改善图像质量同时，满足定量遥感的需求。在轨辐射定标分为星上定标法和在轨替代定标法，在轨星上定标法是指利用卫星上自带的定标设备对传感器进行辐射定标的方法，主要包括星上定标灯法、太阳反射光定标法和月球定标法。在轨替代定标法主要包括场地定标法、场景定标法、交叉定标法、反射镜阵列定标法等，这些方法主要是利用地面辐射定标场、地面自然景物、地面铺设人工靶标、摆放的反射镜阵列等方式为空间相机实施在轨辐射定标。

这些在轨替代定标法，都是依靠反射太阳光为空间相机实施在轨辐射定标。而在轨辐射定标时的大气散射辐射亮度，主要利用大气辐射传输软件如MODTRN、6S等软件结合典型的大气模型进行估算，与真实的大气散射辐射亮度具有一定的偏差。由于这些在轨定标方法采用固定的定标场，受定标场天气因素、卫星回归周期、靶标铺设、反射镜摆放等因素的影响，造成在轨定标周期长、定标频次低、耗费大量人力物力等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于主动辐射照明源的空间相机在轨辐射定标系统及方法，有效扣除场地背景辐射亮度和大气散射辐射亮度，大幅提高辐射定标精度，具有定标地点选取灵活、定标周期短，定标频次高，耗费低等特点。

第一方面，本发明提供一种基于主动辐射照明源的空间相机在轨辐射定标系统，包括多个主动辐射照明源、空间相机、大气透过率测试装置，所述主动辐射照明源是采用多种波长的LED光源经过光谱匹配形成的面辐射照明源，所述空间相机为在运行卫星的光学遥感载荷，获取所述主动辐射照明源对应的数字图像，根据所述数字图像确定所述主动辐射照明源对应的图像灰度值，根据所述各个主动辐射照明源产生的第一辐射亮度以及大气透过率和所述图像灰度值建立线性响应关系，利用所述线性响应关系和所述大气透过率确定所述被定标空间相机的绝对辐射响应度。

可选地，所述主动辐射照明源包括三组子主动辐射照明源，分别为第一子主动辐射照明源组、第二子主动辐射照明源组以及第三子主动辐射照明源组，所述第一子主动辐射照明源组、所述第二子主动辐射照明源组以及所述第三子主动辐射照明源组，分别由5个子主动辐射照明源组成，主动辐射照明源的间隔为5至10倍的像元分辨率。

可选地，所述第一子主动辐射照明源组及所述第二子主动辐射照明源组的横向间隔5.2倍或10.2倍的像元分辨率，所述第二子主动辐射照明源组以及所述第三子主动辐射照明源组的横向间隔5.2倍或10.2倍的像元分辨率。

可选地，所述第一子主动辐射照明源组、所述第二子主动辐射照明源组的间隔在纵向偏移0.2倍像元分辨率，所述第二子主动辐射照明源组以及所述第三子主动辐射照明源组的间隔在纵向偏移0.2倍像元分辨率。

可选地，所述第一子主动辐射照明源组包括第一子主动辐射照明源的辐射亮度为0.8L、第二子主动辐射照明源的辐射亮度为0.6L、第三子主动辐射照明源的辐射亮度为0.4L、第四子主动辐射照明源的辐射亮度为0.2L、第五子主动辐射照明源的辐射亮度为0L，即不点亮，主要用于背景辐射亮度和大气的后向散射辐射亮度的扣除，所述主动辐射照明源提供的最大辐射亮度为1.0L。