一種中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的相對(duì)輻射校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的相對(duì)輻射校正方法，特別涉及一種具備 星上黑體定標(biāo)裝置的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器相對(duì)輻射校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地表的溫度一般為300K，地表輻射能量基本上處在3. 0ym以上的波段，中波紅外 焦平面陣列探測(cè)器利用空間光學(xué)系統(tǒng)收集3. 0ym~5. 0ym的中波紅外輻射能量，其具有 穿透煙、塵、霧、雪以及識(shí)別偽裝的能力，可以進(jìn)行白天和黑夜的準(zhǔn)全天候觀測(cè)，這些特點(diǎn)使 得它獲得的高精度面陣熱輻射信息在實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈預(yù)警、紅外偵察等軍事方面以及森林火災(zāi)、 地表溫度、洋面溫度、晝夜云、海岸線監(jiān)測(cè)等民用方面具有的廣闊應(yīng)用。
[0003] 但是由于中波紅外焦平面陣列探測(cè)器受材料和工藝水平的限制，以及光電接收陣 列受空間和探元耦合影響很大，使得中波紅外焦平面陣列探測(cè)器各探測(cè)單元響應(yīng)特性之間 存在普遍的非均勻性，在圖像上表現(xiàn)為空間噪聲，它將導(dǎo)致對(duì)相同地表成像時(shí)探測(cè)器輸出 的數(shù)字DN值間存在很大差別，以致使其難以滿足中紅外成像的應(yīng)用需求。因此必須將中波 紅外焦平面陣列探測(cè)器的非均勻性進(jìn)行歸一化相對(duì)輻射校正，使各探元輸出值調(diào)整到同一 基準(zhǔn)使得各探元對(duì)相同地表具有相同的數(shù)字DN輸出值。
[0004] 目前，中波紅外焦平面陣列探測(cè)器相對(duì)輻射校正常采用內(nèi)部溫度參考源的星上定 標(biāo)法（內(nèi)定標(biāo)法），即在星上配置可變高溫黑體輻射源和低溫黑體輻射源，依據(jù)定標(biāo)指令依 次完成對(duì)黑體的成像，定標(biāo)成像完成后利用兩點(diǎn)法或多點(diǎn)法實(shí)現(xiàn)陣列探測(cè)器各探測(cè)元響應(yīng) 相對(duì)輻射校正。雖然基于兩點(diǎn)法或多點(diǎn)法的相對(duì)輻射校正可以有效地去除空間噪聲中由熱 噪聲和散粒噪聲等白噪聲造成的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器非均勻性，但是無(wú)法去除空間 噪聲由g-r噪聲和布朗噪聲等廣義1/f噪聲造成的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器非均勻性， 故其校正精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中波紅外焦平面 陣列探測(cè)器的相對(duì)輻射校正方法，解決了【背景技術(shù)】里中波紅外焦平面陣列探測(cè)器相對(duì)輻射 校精度不高的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的相對(duì)輻射校正方法，步 驟如下：
[0007] 1)建立探元輻射響應(yīng)模型：依據(jù)中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的成像原理和成像 鏈路的噪聲產(chǎn)生機(jī)理，建立中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的輻射響應(yīng)模型；
[0008] 2)星上黑體定標(biāo)成像：依次完成對(duì)可變高溫黑體輻射源和低溫黑體輻射源的成 像，獲得相應(yīng)的陣列探測(cè)器數(shù)字DN值；
[0009] 3)噪聲分離：對(duì)步驟2)得到的陣列探測(cè)器數(shù)字DN值進(jìn)行小波變換，依據(jù)廣義1/ f噪聲的統(tǒng)計(jì)自相似特性，估計(jì)廣義1/f?噪聲的小波系數(shù)，然后利用小波軟閾值方法對(duì)得到 的小波系數(shù)進(jìn)行收縮，最后對(duì)收縮后的小波系數(shù)進(jìn)行小波逆變換得到分離廣義1/f噪聲后 的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器數(shù)字DN值；
[0010] 4)噪聲估計(jì)：利用步驟2)得到的可變高溫黑體和低溫黑體定標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)字DN值 和步驟3)得到的分離廣義1/f噪聲后的數(shù)字DN值，計(jì)算噪聲大?。?br>[0011] 5)噪聲去除：利用步驟4)得到的噪聲，在步驟2)得到的可變高溫黑體和低溫黑 體數(shù)據(jù)的數(shù)字DN值中進(jìn)行噪聲去除，即得到去噪后的可變高溫黑體和低溫黑體定標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0012] 6)計(jì)算獲得相對(duì)輻射校正系數(shù)：利用步驟5)的去噪后的可變高溫黑體和低溫黑 體數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得相對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)；
[0013] 7)相對(duì)輻射校正：對(duì)陣列探測(cè)器獲得的圖像數(shù)據(jù)，利用步驟4)得到的噪聲和步驟 6)得到的相對(duì)輻射校正系數(shù)，獲得陣列探測(cè)器的相對(duì)輻射校正圖像。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0015] (1)本發(fā)明利用中波紅外焦平面陣列探測(cè)器成像時(shí)的噪聲特點(diǎn)，提出了采用小波 分析法去除廣義1/f?噪聲，實(shí)現(xiàn)了中波紅外焦平面陣列探測(cè)器高精度的相對(duì)輻射校正技術(shù) 問(wèn)題。
[0016] ⑵本發(fā)明為中波紅外焦平面陣列探測(cè)器提出的方法，兼顧了中波紅外焦平面陣 列探測(cè)器的成像特點(diǎn)與可實(shí)行性，對(duì)太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星或地球同步軌道衛(wèi)星上具備星上黑 體定標(biāo)裝置的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器遙感圖像校正具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用意義。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] (1)探元輻射響應(yīng)模型確立：依據(jù)中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的成像原理，充分 考慮成像鏈路的噪聲來(lái)源，建立中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的輻射響應(yīng)模型；
[0019] DN(m,n) =f[L(m,n) ] +Nf (m,n) +NW (m,n) ①
[0020] =f[L(m，n) ]+N(m，n)
[0021] 式中：m，n為中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的探元位置mG[1，M]，
[0022] nG[1，N];
[0023] DN(m，n)為探元（m，n)的原始數(shù)字DN值；
[0024] f[L(m，n)]為探元（m，n)接收的福射亮度L(m，n)函數(shù)；
[0025] Nf (m，n)為探元（m，n)的廣義1/f噪聲；
[0026] Nw(m，n)為探元（m，n)的白噪聲；
[0027] N(m，n) =Nf (m，n)+Nw(m，n)為探元（m，n)的總噪聲。
[0028] (2)星上黑體定標(biāo)成像：依據(jù)定標(biāo)指令依次完成對(duì)可變高溫黑體輻射源和低溫黑 體輻射源的成像，獲得相應(yīng)的中波紅外焦平面陣列探測(cè)器的原始數(shù)字DN值；
[0029] (3)噪聲分離：對(duì)步驟⑵的數(shù)字DN值進(jìn)行小波變換，依據(jù)廣義1/f?噪聲的統(tǒng)計(jì) 自相似特性，估計(jì)廣義1/f?噪聲的小波系數(shù)，然后利用小波軟閾值方法對(duì)得的小波系數(shù)進(jìn) 行收縮，最后對(duì)收縮后的小波系數(shù)進(jìn)行小波逆變換得到分離廣義1/f噪聲后的中波紅外焦 平面陣列探測(cè)器數(shù)字DN值；
[0030] (3. 1)小波變換
[0031] 對(duì)步驟⑵的數(shù)字DN值進(jìn)行小波變換，可獲得不同小波尺度下的總噪聲小波系數(shù) 模型為：
[0032] N]{k) =N({k) +Nl{k) ②
[0033] 式中：j為小波尺度，jG[1，J];
[0034] k為第k個(gè)小波變換區(qū)域，以探元（m，n)為中心的2外像元，kG[1，K]。
[0035] (3. 2)參數(shù)估計(jì)
[0036] 依據(jù)廣義1/f噪聲的統(tǒng)計(jì)自相似特性，其不同小波尺度下