基于LED点光源的星上相对辐射定标方法研究

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作者 司孝龙 黄文薪 +7 位作者 张黎明 乔延利 石志诚 石栋梁 练敏隆 徐伟伟 钱坤 李鑫 《光子学报》 北大核心 2025年第6期57-69,共13页

针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准... 针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准,通过构建包含实验室比对测量标定、在轨定标系数校正和性能验证的完整技术体系,实现遥感载荷全生命周期相对辐射定标监测及校准。通过实验室LED点光源组件光谱辐照度空间分布特征分析,建立点光源光强空间分布与光谱辐照度之间的关系,计算出点光源组件到达像面位置的光谱辐照度空间分布,结合高均匀性积分球光源相对辐射定标比对测量,得到点光源组件的相对辐射定标空间分布系数,入轨后进一步对相对辐射定标系数进行校正后,构建了一种星上相对辐射定标和非均匀校正算法。实验室测量了不同驱动电流点光源成像位置的辐照度分布,比值分布的相对标准偏差≤0.05%,验证了其分布不随电流高低变化的特性。利用不同积分时间(8~16 ms)影像数据模拟对地不同地表反射率成像状态,对本文提出的算法应用效果进行验证,校正后影像非均匀性显著改善,通过广义噪声法评估校正前后的非均匀性提升效果,8 ms积分时间由1.75%降至0.97%,12 ms积分时间由1.55%降至0.89%,16 ms积分时间由2.28%降至1.28%。依据不同波段能级分布与驱动电流间对应关系,采用多LED及能级组合的定标控制策略,可实现宽谱段多能级有效辐射能量输入。系统性能测试显示,连续30 min连续重复开关LED点光源稳定性优于0.08%,总剂量辐照试验后各波段能量变化小于1%,满足在轨应用要求。本方法为遥感载荷在轨实时辐射校正提供了有效解决方案。 展开更多

关键词 遥感与传感器 相对辐射定标 星上定标 CCD遥感器 非均匀性校正

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一种高灵敏度红外对海影像的相对辐射定标方法

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作者 李岩 王海燕 何红艳 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第2期122-132,共11页

红外遥感影像的相对辐射定标精度不仅影响目视效果,甚至影响海洋温度反演的精度。对于高灵敏度红外遥感器而言,基于星上定标黑体校正后的影像都会有残余的条纹噪声,无法满足高灵敏度红外对海成像数据的辐射定标要求。针对上述问题,文章... 红外遥感影像的相对辐射定标精度不仅影响目视效果,甚至影响海洋温度反演的精度。对于高灵敏度红外遥感器而言,基于星上定标黑体校正后的影像都会有残余的条纹噪声,无法满足高灵敏度红外对海成像数据的辐射定标要求。针对上述问题,文章提出一种高灵敏度红外对海影像的高精度相对辐射定标方法。首先,利用红外遥感器星上定标数据进行初次的相对辐射校正;然后针对初次校正后的残余条纹噪声,使用一种基于小样本统计的方法进行去除;最后,对影像中的闪元进行实时地检测及去除,进一步提高红外影像的辐射质量。试验结果显示相对辐射定标精度优于1%,验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 高灵敏度 红外 对海影像 相对辐射定标

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环境-1A超光谱成像仪相对辐射定标方法应用研究 被引量：2

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作者 姚乐乐 赵卫 范士明 《航天器工程》 2009年第2期42-47,共6页

介绍了环境-1A卫星上装载的新型有效载荷超光谱成像仪的工作原理。指出我国使用超光谱干涉仪尚处于试验阶段,对在轨数据处理方法还需要完善。文章针对干涉仪的数据立方体特性提出一种空间维的基于统计方法的在轨干涉数据相对辐射定标处... 介绍了环境-1A卫星上装载的新型有效载荷超光谱成像仪的工作原理。指出我国使用超光谱干涉仪尚处于试验阶段,对在轨数据处理方法还需要完善。文章针对干涉仪的数据立方体特性提出一种空间维的基于统计方法的在轨干涉数据相对辐射定标处理方法,并通过对卫星实际在轨数据的对比处理来验证其处理效果。结果表明,相对辐射定标处理可以修正CCD响应的不均匀性和入射光场的不均匀性,减小非线性相位偏移,提高复原光谱的精度。 展开更多

关键词 HJ-1A卫星 超光谱成像仪 在轨数据处理 相对辐射定标

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中波红外面阵遥感相机相对辐射定标方法研究 被引量：7

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作者 赵艳华 《航天返回与遥感》 2010年第3期48-54,共7页

为了促进中波红外面阵遥感相机遥感数据的应用,提出了一种在轨相对辐射定标方法。该方法根据两点定标原理,以中波红外面阵遥感图像数据为基础,利用在轨其他卫星数据获得相机入瞳处辐亮度,计算出非均匀性系数,从而实现在轨相对辐射定标... 为了促进中波红外面阵遥感相机遥感数据的应用,提出了一种在轨相对辐射定标方法。该方法根据两点定标原理,以中波红外面阵遥感图像数据为基础,利用在轨其他卫星数据获得相机入瞳处辐亮度,计算出非均匀性系数,从而实现在轨相对辐射定标。它为同类红外面阵遥感相机在轨相对辐射定标提供了一种新的思路,同时也可作为星上黑体标的一种校验手段。 展开更多

关键词 航天光学遥感 中波红外 面阵遥感相机 相对辐射定标

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视频卫星在轨相对辐射定标方法 被引量：3

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作者 王灵丽 白杨 +2 位作者 潘征 谷文双 武红宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期268-273,共6页

视频卫星利用敏捷姿态性能对地凝视成像,实现对目标的动态监测。为了消除视频卫星获取时序图像中由探测元件响应差异引起的非均匀性,获得清晰的图像和准确的辐射信息,需要针对视频卫星传感器进行相对辐射定标。由于成像机理不同,基于统... 视频卫星利用敏捷姿态性能对地凝视成像,实现对目标的动态监测。为了消除视频卫星获取时序图像中由探测元件响应差异引起的非均匀性,获得清晰的图像和准确的辐射信息,需要针对视频卫星传感器进行相对辐射定标。由于成像机理不同,基于统计的在轨辐射定标方法并不适用于视频卫星,提出采用均匀场景的视频卫星在轨相对辐射定标方法,分别对云层、海洋和沙漠三种典型的均匀场景进行凝视视频成像,解算相对辐射定标系,其中,沙漠场景的处理取得了较好的相对辐射定标系数,校正吉林一号视频单帧影像。该方法能够有效修复图像缺陷,图像的非均匀性由3.7%降低至1.2%。 展开更多

关键词 视频卫星 凝视成像 在轨相对辐射定标 均匀场景

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机械快门滤光片式多光谱成像仪相对定标方法研究 被引量：3

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作者 王建威 裴琳琳 +4 位作者 谭政 黄旻 吕群波 刘扬阳 李伟艳 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2615-2618,共4页

大面阵滤光片阵列多光谱成像仪采用了全帧转移大面阵探测器,并利用机械快门保证采集数据时不发生拖尾现象,但由于机械快门开合时间的不稳定性,使多光谱成像仪数据出现区域间的亮度不均匀,而且还会造成彩色图像偏色条带。故提出了一种基... 大面阵滤光片阵列多光谱成像仪采用了全帧转移大面阵探测器,并利用机械快门保证采集数据时不发生拖尾现象,但由于机械快门开合时间的不稳定性,使多光谱成像仪数据出现区域间的亮度不均匀,而且还会造成彩色图像偏色条带。故提出了一种基于目标辐射一致性的相对辐射定标方法,利用图像重叠部分的辐射特性,计算光谱图像的辐射矫正因子,对拼接图像的非均匀性进行矫正。并利用差分评价矫正效果。最后对多光谱相机采集的外场实验数据进行处理和矫正,结果表明,该方法可以很好的矫正单色拼接图像区域间的非均匀性,并可以消除彩色合成图像中的偏色条带;适用于有重叠部分的图像拼接,并且对于拼接误差不敏感。 展开更多

关键词 多光谱成像 相对辐射定标 机械快门 拼接

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一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法 被引量：8

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作者 龙亮 王中民 《航天返回与遥感》 2013年第4期77-85,共9页

文章对一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法(国外文献通常将此种方法称之为"Side-slither calibration method")进行了原理介绍,并分析了其相对于传统在轨辐射定标方法的优点,然后介绍了该方法目前国外已有的应用实例。... 文章对一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法(国外文献通常将此种方法称之为"Side-slither calibration method")进行了原理介绍,并分析了其相对于传统在轨辐射定标方法的优点,然后介绍了该方法目前国外已有的应用实例。最后对基于Side-slither定标方法的在轨定标工作进行过程中地球自转、地面场景、卫星平台、光学系统等因素对定标效果的影响作了相关分析,分析结果对基于Side-slither定标方法的定标工作开展具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 Side-slither 方法 在轨辐射定标 相对辐射定标 航天遥感

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线阵CCD倾斜布置敏捷卫星辐射定标的姿态计算方法

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作者 李海超 满益云 《航天器工程》 北大核心 2015年第5期44-51,共8页

针对搭载倾斜布置的多片线阵CCD相机的敏捷卫星上所有探测器对同一区域成像的相对辐射定标,提出了基于地面成像轨迹重合的偏航角速度计算模型与方法,充分利用敏捷卫星对偏航角速度的控制潜力。建立了地面物点到相机焦平面的空间坐标变... 针对搭载倾斜布置的多片线阵CCD相机的敏捷卫星上所有探测器对同一区域成像的相对辐射定标,提出了基于地面成像轨迹重合的偏航角速度计算模型与方法,充分利用敏捷卫星对偏航角速度的控制潜力。建立了地面物点到相机焦平面的空间坐标变换关系;推导了斜视成像时地心角的计算公式;给出了对同一区域成像的敏捷卫星偏航角速度计算方法。以5片线阵CCD共30 000个探测器、相邻两片倾斜0.3°的敏捷卫星作为仿真对象,给出了所有探测器在约30s的定标成像过程中的地面轨迹间隔宽度,结果表明:为了实现所有探测器对同一区域成像,需要间隔一定周期调整偏航角速度,当调整周期为0.36s时,对应的地面轨迹宽度在赤道附近优于1个像元、在纬度50°附近优于6个像元。文章对敏捷卫星基于同一区域成像的相对辐射定标可提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 敏捷卫星 线阵CCD相机 相对辐射定标 地面轨迹 偏航角速度

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基于非均匀同区域线性CCD成像的卫星姿态调整与非线性定标方法 被引量：4

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作者 李海超 满益云 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1370-1376,共7页

提出了对非均匀场景同一区域成像的卫星姿态调整及基于直方图匹配的线阵CCD非线性相对辐射定标方法。当在轨卫星需要执行相对辐射定标任务时,首先计算初始偏流角并调整卫星偏航角进入在轨定标成像模式;然后在定标成像过程中控制卫星偏航... 提出了对非均匀场景同一区域成像的卫星姿态调整及基于直方图匹配的线阵CCD非线性相对辐射定标方法。当在轨卫星需要执行相对辐射定标任务时,首先计算初始偏流角并调整卫星偏航角进入在轨定标成像模式;然后在定标成像过程中控制卫星偏航角,使得线阵CCD阵列的所有像元能够依次对同一区域成像;最后基于直方图匹配方法建立高精度非线性相对辐射定标模型。仿真实验给出了不同姿态对应的定标成像情况下的偏航角调整大小与调整周期,并分析了引起偏流角误差的因素及其对偏流角的不确定性。该方法既不需要地面均匀定标场等,也不需要统计分析大量在轨图像数据;且每一轨都可以执行定标任务,避免了卫星不同轨数据之间的不稳定性所带来的定标源自身不可靠问题。 展开更多

关键词 相对辐射定标 线阵CCD 同区域成像 偏流角调整 直方图匹配

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干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正研究 被引量：8

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作者 殷世民 计忠瑛 +2 位作者 崔燕 姚涛 相里斌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期880-884,共5页

在阐述一般成像系统中CCD象元响应非均匀性校正的原理与算法的基础上,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元... 在阐述一般成像系统中CCD象元响应非均匀性校正的原理与算法的基础上,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题. 展开更多

关键词 干涉成像光谱仪 象元响应 非均匀性校正 相对辐射定标

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基于高光谱成像的肉品检测去条带噪声方法 被引量：4

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作者 赵茂程 宋瑞 +3 位作者 汪希伟 范凯旋 陈加新 顾越 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期271-280,F0003,共11页

推扫式高光谱成像系统通常因电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)各像元响应不一致而产生条带噪声,该研究以猪肉为研究对象,设计一种基于多块标准反射率板进行逐波段逐像素相对辐射定标的去除条带噪声方法。该方法基于最小二乘法,... 推扫式高光谱成像系统通常因电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)各像元响应不一致而产生条带噪声,该研究以猪肉为研究对象,设计一种基于多块标准反射率板进行逐波段逐像素相对辐射定标的去除条带噪声方法。该方法基于最小二乘法,利用不同反射率标准板的反射率值与CCD输出值,采用多项式拟合出接近于各个波段逐像元真实响应函数的拟合响应函数;选取每一波段图像中的任一像元作为参考,将其余像元与参考像元的拟合响应函数做差,作为其余像元的补偿函数,再采用样本的输出值加补偿值以校正样本。分别采用逐波段逐像素相对辐射定标法和传统矩匹配法对猪肉高光谱图像进行处理,并以四阶标准反射率板各反射区均值与参考值的绝对误差评估反射率校正结果。结果表明,逐波段逐像素相对辐射定法在有效去除条带噪声的同时,不会产生新的噪声,同时能够保持原始图像的灰度分布,校正后图像条带系数最大值比原始图像减少63.5%;相比矩匹配法,反射率误差大幅下降,其中条带系数最大波段(200波段)4个反射区的绝对误差为0.003~0.089,随机抽取波段(300波段)4个反射区的绝对误差为0.009~0.083。该研究为消除条带噪声提供了一种可靠方法,同时为提高后续基于推扫式光谱成像的指标空间可视化精度奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 高光谱 最小二乘法 推扫式高光谱成像系统 标准反射率板 相对辐射定标 条带噪声

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傅里叶变换成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正 被引量：1

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作者 殷世民 计忠瑛 +2 位作者 崔燕 姚涛 相里斌 《航天器工程》 2010年第1期41-45,共5页

根据一般成像系统CCD像元响应非均匀性校正的原理与算法,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD像元响应非均匀性... 根据一般成像系统CCD像元响应非均匀性校正的原理与算法,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD像元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD像元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题,它对今后该方面的科研和技术工作具有积极的指导意义。 展开更多

关键词 干涉成像光谱仪 像元响应 非均匀性校正 相对辐射定标

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基于相邻像素统计一致性的非均匀性校正方法 被引量：3

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作者 刘亚梅 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期30-38,共9页

为了校正长波红外探测器辐射响应非均匀性,提出了一种基于相邻像素统计一致性的非均匀性校正方法.首先,对探测器辐射响应非均匀性建模;然后,利用均值算子估计相邻像素之间的比值,并递推求解校正系数;最后,搭建了原理样机对多种不同场景... 为了校正长波红外探测器辐射响应非均匀性,提出了一种基于相邻像素统计一致性的非均匀性校正方法.首先,对探测器辐射响应非均匀性建模;然后,利用均值算子估计相邻像素之间的比值,并递推求解校正系数;最后,搭建了原理样机对多种不同场景成像.实验结果表明:与基于黑体的标定方法相比,利用本文方法校正后的图像粗糙度由1.27×10^(-2)降低至1.13×10^(-2),局部标准差峰值由10.5降低至3.5,可以有效降低红外探测器非均匀性噪声. 展开更多

关键词 光电探测 非均匀性校正 相邻像素统计特性 红外焦平面阵列 相对辐射定标

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