[发明专利]一种遥感卫星瞬态点源目标在轨实时探测与识别方法

说明书

一种遥感卫星瞬态点源目标在轨实时探测与识别方法，包括步骤：确定像素的背景评估值和像素的瞬态变化值；根据自适应门限和像素的瞬态变化值，判定像素是否存在疑似点源目标；若存在疑似点源目标则记录并下传并锁定背景评估值，若不存在则更新下一帧的背景评估值。本发明能够实现遥感卫星对瞬态点源目标的在轨实时探测与识别。相对于现有的技术，本发明可以减少硬件体积和功耗，探测率不低于95％，且具有灵活的在轨指令调整机制，对地面进行闪电特性分析需求提供了更灵活的应用空间。

技术领域

本发明涉及一种遥感卫星瞬态点源目标在轨实时探测与识别方法，属于航天遥感器视频信号处理技术领域。

背景技术

闪电是具有代表性的瞬态点源多目标，相对于缓变的云层、陆地和海洋等背景噪声，具有瞬态突变的特点，是天气系统预报和研究的有力工具。在闪电现象的研究与探测方面，美国起步最早，研究的深度和广度也处于世界领先地位，但其最早发射的LIS和ODT都是极轨卫星。NASA在2016年发射的GOES-R静止轨道气象卫星上搭载闪电探测仪GLM(Geostationary Lightning Mapper)，以实现静止轨道闪电探测的高时间分辨率和高探测效率，目前在轨工作正常。同期欧洲正在研制第三代静止轨道地球观测卫星(MTG)上的闪电成像仪(LI)。LI是欧洲的第一颗静止轨道闪电探测的光学载荷，也是欧洲的第一个闪电探测的光学载荷，原计划2018年发射。

我国目前只有风云四号01星搭载了一个遥感卫星闪电信息盒可以实现对中国上空闪电探测与识别。然而其硬件系统设计复杂，且实测的探测识别准确度有待提高。

卫星闪电探测是进行闪电探测和研究非常有效的手段，光学闪电测绘遥感器是非常有效的工具。在地球静止轨道实现对地观察闪电，具有覆盖范围广、时间分辨率高、闪电探测概率高等优点，是目前各国竞相发展的闪电探测方式。

《静止轨道瞬态点源多目标闪电信号实时探测技术》一文中提出了一种闪电信号的探测方法，该方法采用了连续7帧做加权求背景值的方法进行逐像素背景评估，由于帧数限制，其评估结果并不准确。同时，由于每次都需要连续7帧进行逐像素背景值的计算，需要的硬件存储空间非常大。如果增加分辨率或者增大探测视场面积，则每一帧的像素数增加，需要开辟的存储空间就会成倍的增大。使得硬件设计的复杂度急剧增大。设备体积、功耗、重量都会成倍增加。

《静止轨道瞬态点源多目标闪电信号实时探测技术》一文中提出了采用阈值表查找的方法对探测到的疑似闪电信号进行门限检测识别，这种遍历查找表的方法直接影响算法的响应速度，并且同样需要开辟较大存储空间存储阈值表。同时，如果阈值表设置不合适，必须进行在轨调整，则需要从地面上注新的阈值表数据，硬件设计需要增加数据上注功能，数据上注过程中可能出现错误影响判断结果。同时用户操作使用流程也较复杂。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种遥感卫星瞬态点源目标在轨实时探测与识别方法，解决了由于前端探测器像素值不断增加导致存储容量需求成倍上升的问题。同时，由于地面测试误差，导致在轨必须采用上注阈值表更新门限的方式进行调整，这种方式需要多方协调，且调整灵活性不高。采用本发明的方法，可以通过指令在轨设置合适的门限值，对地面进行闪电特性分析需求提供了更灵活的应用空间。

本发明的技术方案是：

一种遥感卫星瞬态点源目标在轨实时探测与识别方法，包括步骤如下：

1)接收遥感相机探测器获取的遥感图像，将遥感图像由电信号转换为数字信号形式的图像数据；

2)任意从当前第i帧图像数据中选取一个像素；其中，i为正整数；

3)判断被选取的像素在上一帧图像数据中是否存在疑似点源目标，若存在疑似点源目标则进入步骤4)，若不存在疑似点源目标则进入步骤5)；