天基紅外測(cè)量相機(jī)輻射定標(biāo)及誤差估計(jì)方法研究.pdf

1、本課題基于對(duì)大氣背景特性紅外遙感實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)地面應(yīng)用處理的需求，對(duì)衛(wèi)星下傳的星上定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)開(kāi)展了系統(tǒng)的研究工作。針對(duì)天基紅外測(cè)量相機(jī)特殊的應(yīng)用目的，提出了全像元輻射定標(biāo)方案及相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，建立了定標(biāo)系數(shù)與測(cè)量相機(jī)工況間的線性模型、測(cè)量相機(jī)灰度響應(yīng)隨在軌工作時(shí)間衰減的雙指數(shù)函數(shù)模型、基于定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)誤差估計(jì)模型，為地面應(yīng)用處理系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用提供了理論與技術(shù)支持。論文的研究工作從以下五個(gè)方面開(kāi)展：
　　在全像元輻射定

2、標(biāo)方法研究方面，給出了全像元定標(biāo)試驗(yàn)的原理、系統(tǒng)組成及試驗(yàn)方案，并利用該定標(biāo)試驗(yàn)方案，對(duì)測(cè)量相機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)和星上定標(biāo)試驗(yàn)，獲得了實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)各譜段不同工況（增益和積分時(shí)間）下近8GB的定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及測(cè)量相機(jī)在軌工作半年以來(lái)近百次的星上定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。提出了定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法、無(wú)效像元的檢測(cè)原則，建立了全像元定標(biāo)模型，并對(duì)上述海量的定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了定標(biāo)處理。
　　在全像元輻射定標(biāo)結(jié)果分析方面，利用全像元定標(biāo)處理結(jié)果，對(duì)

3、測(cè)量相機(jī)拍攝得到的灰度圖像進(jìn)行了反演和像質(zhì)評(píng)價(jià)；通過(guò)比較分析同一譜段不同工況的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)系數(shù)，建立了定標(biāo)系數(shù)（斜率和截距）與測(cè)量相機(jī)工況（增益與積分時(shí)間之積）間的線性模型；通過(guò)比較分析星上定標(biāo)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境對(duì)測(cè)量相機(jī)的性能有較大影響，引起的定標(biāo)異常數(shù)據(jù)增多和測(cè)量相機(jī)灰度響應(yīng)衰減問(wèn)題不容忽視。
　　在空間環(huán)境對(duì)測(cè)量相機(jī)性能的影響分析方面，針對(duì)因空間環(huán)境引起的定標(biāo)異常數(shù)據(jù)增多的現(xiàn)象，基于定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的幀信息（像面灰度均值序列）和像

4、元信息（有效像元比例），給出了星上定標(biāo)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理方案；針對(duì)測(cè)量相機(jī)在空間環(huán)境下灰度響應(yīng)衰減的問(wèn)題，基于空間污染損傷原理，將測(cè)量相機(jī)在軌工作時(shí)間轉(zhuǎn)化為光學(xué)損傷因子，建立了測(cè)量相機(jī)灰度響應(yīng)衰減的雙指數(shù)函數(shù)模型，并利用星上定標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了校正。
　　在輻射定標(biāo)誤差估計(jì)建模與處理分析方面，基于實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)和星上定標(biāo)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別建立了相應(yīng)的輻射定標(biāo)誤差估計(jì)模型。利用建立的數(shù)學(xué)模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)和星上定標(biāo)的輻射定標(biāo)誤差進(jìn)行了計(jì)算

5、、統(tǒng)計(jì)和分析，并對(duì)該天基紅外測(cè)量相機(jī)的性能進(jìn)行了評(píng)估。
　　在全像元輻射定標(biāo)處理分析軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面，根據(jù)衛(wèi)星地面應(yīng)用處理系統(tǒng)的需求，在MATLAB編譯環(huán)境下，采用模塊化思想，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于GUI的全像元輻射定標(biāo)處理分析軟件。該軟件包括定標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、定標(biāo)信息瀏覽比較和定標(biāo)誤差分析及應(yīng)用三大主要功能模塊，實(shí)現(xiàn)了上述理論方法與數(shù)學(xué)模型研究成果的軟件工程化，并已納入地面應(yīng)用評(píng)估系統(tǒng)的處理流程中。
　　通過(guò)本文的分析和研究，旨