[发明专利]基于辐射状靶标的光学遥感载荷地面分辨率自动检测方法

说明书

一种基于辐射状靶标的光学遥感载荷外场测试地面分辨率自动检测方法，包括以下步骤：在图像操作界面中选定靶标待检测扇形区域，包括靶标圆心点O、待检测区域最外环的半径R_max以及R_max对应的圆弧段两端点坐标P₁、P₂的坐标；基于所述待检测区域，从图像中提取待检测区域对应的图像数据，根据图像量化比特数将数据归一化至0～255，形成M_f行×N_f列的数据矩阵；获取靶标起始位置在所述数据矩阵中对应的行号，标记为WSL，该行对应的半径为起始半径R_WSL；采用白线检测方法获取靶标图像上恰可分辨位置在所述数据矩阵中对应的行号，标记为LML，该行对应的半径为极限半径R_LML；根据起始半径R_WSL、极限半径R_LML、靶标外环弦长D_WSL、靶条角度宽度θ计算地面分辨率。

技术领域

本发明涉及光学图像检测技术领域，尤其涉及一种基于辐射状靶标的光学遥感载荷外场测试地面分辨率自动检测方法。

背景技术

光学遥感载荷的地面分辨率是指载荷所获取的遥感影像上能够分辨的最小地面距离或最小目标物的尺寸。光学遥感载荷的地面分辨率体现了相机、感光胶片、CCD传感器或整个成像系统在线物体细节的能力。无论是地面成像，还是航空摄影、航天遥感，地面分辨率都是检验和评价光学遥感载荷性能、图像品质及应用效能的重要指标。

目前实验室评估、测量光学相机和光学遥感载荷分辨率普遍通过目视判读光学相机或光学遥感载荷获取的分辨率靶标图像上的最小分辨单元来确定分辨率。常用的实验室分辨率测试靶标介绍如下所示。图1(a)为某国空军发布的标准测试靶标USFA 1951，主要用于胶片相机摄取图像的实验室分辨率检测；图1(b)为ISO12233标准给出的用于民用静止照片数码相机实验室分辨率评定的测试靶标，灰框内为楔形靶标，有9线靶标与5线靶标之分，可用于测量水平、竖直、倾斜45°角三个方向上的分辨率检测，图1(d)是图1(b)中ISO12233分辨率板中的5线楔形靶标。

外场测试光学遥感载荷地面分辨率也借鉴实验室分辨率测试方法，通过判读光学遥感载荷获取的具有典型结构特征的人工地物(如分辨率靶标)或自然地物(如公路、汽车)的图像，确定最小可分辨的人工或自然地物的尺寸，评测运行中的光学遥感载荷的地面分辨率。利用人工地物评测光学遥感载荷的地面分辨率，通常需要在地面布设分辨率靶标，比较典型的有三线分辨率靶标或辐射状靶标，通过判读靶标的最小可分辨线条的宽度来测量图像的地面分辨率。图1(c)为NASA在Stennis空间中心布设的辐射状靶标，用于外场测试在轨高分辨率光学遥感载荷(IKONOS、QuickBird、SPOT等)的地面分辨率。

使用目视判读方法评测地面分辨率相对直观，但由于该方法是一个主观感知过程，容易受人为因素(如判读者情绪、经验、学识等)以及图像输出设备(显示器和打印机等)的影响，并且费时、繁琐，无法保证判读结果的重复再现性，也难以在实际应用中系统化、工程化。因此，研究并开发实用的、基于图像客观数据的、与目视判读评测结果一致性高光学遥感载荷外场测试地面分辨率自动检测方法，在当前光学遥感载荷在轨运行与外场测试、载荷性能评价方面具有迫切的实际需求。

有些文献中给出了数码相机分辨率的实验室检测方法，其中最具代表的为CIPADC-003标准中给出的一种基于楔形靶标的数码相机分辨率检测算法(简称“CIPA算法”)。

CIPA算法经验证与目视判读评测结果一致性高，但该方法为实验室评测方法，并没有应用于地面分辨率外场测试，其局限性主要表现在：

a)CIPA算法仅用来判定水平或垂直方向的分辨率(使用图1(d)所示靶标)，若要判定其他方向(如倾斜45°)的分辨率，需要预先采用前置插值算法对图像进行旋转，而这种前置插值算法并不适用于光学遥感载荷外场测试情况。如果通过旋转图像实现评测，就可能会引入误差。