一种提高遥感相机相对辐射定标精度地方法_董书莉.pdf

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1、2013年月第二十六届全国空间探测学术研讨会海南博鳌一种提高遥感相机相对辐射定标精度的方法董书莉李春梅曹伟北京空间机电研究一摘要：本文针对种遥感相机在进行相对辐射定标过程中在相机与积分球相对位置发生变换，后一致性校正精度下降的问题分析了该现象产生的原因提出了一种融合多点位置的相对辐射定，，标新方法并进行验证分析。实验结果表明文提出的方法可以削弱校正系数对于不同位置的敏，，本感程度少积分球输出口光强不均匀性对系数的影响了相对辐射定标的精度具有良好的，减，提高，应用前景。：相对辐射定标关键宇；积分球；校正系数；相对位置：201

2、3年月第二十六届全国空间探测学术研讨会海南博鳌引言电荷耦合器件）由于衬底材料不均匀，表面镀膜误差，像元尺寸、厚度不同等因素引起的光电二极管的感光度不同一，使得各像元对同样输入的辐射能量的输出不致，导致图像上出现条纹”，相对辐射校正的目的就是使用相对辐射校正系数作用于原始图像，消除这种由于像元的响应不一致引起的条带效应。，使这些条纹的影响降低到最小程度或彻底去除本文针对一种遥感相机在进行相对辐射校正时，在相机与积分球的位置发生微小变化后，采用单一一致性校正系数方法存在校正精度不高的问题一位置获取不，提出了种综合多点位置图像数

3、据一实现像元不致性校正的方法。实验结果表明该方法可以降低校正系数对于不同位置的敏感程度，减少积分球光强不均匀对定标系数的影响，提高不同位置下相对辐射定标的精度，使得定标系数具有更好的适应性。积分球光强非均匀性对成像影响的分析一种遥感相机相对辐射定标一在（也称为不致性校正）实验中，相机为宽幅相机，内有响应四个不同谱段光强的线阵。，提供稳定光源的积分球为大口径积分球相机与积分球输出口之间的相对位置关系如图所示，其中图为俯视图，图为侧视图，三个位置之间平行移动，每个位置保证积分球输出口未出相机视场范围。三个三组定标数据。分别在图

4、示的位置获取，每组定标数据包含了级亮度下采集的图像本节仅选取了亮度。、亮度和亮度下的图像用以说明积分球光强非均匀性对成像的影响积分球积分球—相机」相机‘―一位置位置位置俯视图（侧视图图积分球与相机相对位置关系设定积分球输出光强为亮度，，、亮度和亮度在每个位置下分别采集这三个亮度的图像如图、（、（所示。图中红色曲线、绿色曲线和蓝色曲线分别代表中间位置（位置、右侧位置（位置和左侧位置（位置在增益为下采集的图像。相同亮度下三个位置相互间的图像差值如图，所示，其中粉色曲线为中间位置与右侧位置图像的差值，黑色曲线为中间位置与左侧位置

5、图像的差值。2013年月第二十六届全国空间探测学术研讨会海南博鳌通过比较图、（、（这三幅图像不难发现：三幅图中相同颜色曲线的形状近似相同，说明位置固定、亮度变化不会引起图像非均匀性发生变化，；但同样亮度下图中的粉红色曲线与黑色曲线形状不同，说明位置的变化会引起图像非均匀性发生变化。在实验中除了变换相机与积分球的相对位置，相机的状态在三个位置下均完全相同，因此排除了镜面：、光路、滤光片、表面玻璃等其他因素产生该现象的可能性。因此可以得出积分球输出口的光强并非完全均匀。理论上若积分球光源足够均匀，粉色曲线与黑色曲线应该是等间距

6、或重合的关系。一在不能确定哪种相对位置下积分球输出光强更均匀的前提下，采用单位置的定标图像进行相对辐射校正系数计算势必会带来校正系数对位置的敏感以及系数可靠性的下降。因此，本文提出了一致性校正的方法融合多点位置图像进行不。不同位置图《不同位置差■中间—中间右运像元像元亮度图像（中间位置与两边位置的差值不同倥置图像不向位壹差值中间—中间右边一⑶左边二丨關丨：丨元像亮度图像（中间位置与两边位置的差值不同位置图不同位差值■■中间中间省右声—中间左边像元像元亮度图像（中间位置与两边位置的差值图不同亮度下三种位置获得图像及差值年月第

7、二十六届全国空间探测学术研讨会海南博鳌融合多点位置图像数据的像元不一致性校正单一位置的像元不一致性校正一各像元在相同光照度下生成的电荷量与光照度的关系为次线性关系，如式（所示。式中，为像元生成电荷，，与普朗克常数识为光照度、、光照频率、曝光时间、像元的光电转换效率以及有效面积等因素有关的因子，为与入射光子数无关的噪声项。⑴又由于电荷量与图像的值成正比。，因此积分球输出的光照与输出的值成线性关系如果能求出、和的估计值和，使修正后的每个像元在相同照度下输出相同值，就可以达到一校正像元响应不致性的目的。…通过调节积分球的输入电压

8、以获得不同光照度和。，，下的幅图像力“⑷》由于在图像采集的过程中不可避免地存在随机噪声一，这将对不致性的校正结果产生干扰，因为大部分随机噪声服从正态分布，它的数学期望值为，所以通过在时域求平均可以去掉这些随机噪声的影响，这里假设时域求平均后的图像为艮口：二其中，代表图像的行数，代表的第个像元。对于每个光