基于黑体的在轨辐射定标是多通道扫描成像辐射计(AGRI)红外通道采用的辐射定标方案之一,AGRI某些长波红外通道的图像经过黑体定标后仍残留部分条带噪声,这将影响图像质量。分析了AGRI基于星上黑体的辐射定标模型,提出了通道内像元间光谱响应非均匀性的概念;对像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系进行了仿真分析;基于分析结果,提出了一种利用均匀场景进行相对辐射定标的方法,并使用AGRI的成像数据,验证了该方法对抑制由像元间光谱响应非均匀性导致的条带噪声的有效性。

针对推扫型光学遥感器成像光学系统中线阵CCD探测器各像元响应不一致的现象,提出一种基于太阳漫反射板星上相对辐射定标方法。该方法以实验室积分球定标数据作为参考标准,对星上太阳漫反射板定标数据进行平场校正,消除了相机视场内杂散光及双向反射分布函数(BRDF)分布对相对定标结果带来的影响;进而得到各像元的相对定标系数,最后将相对定标系数应用于海洋、戈壁滩、云层三种不同地物目标场景。结果表明:三种地物场景的原始影像中存在的各种垂直条纹噪声可以得到有效消除;相对定标后各场景影像条纹系数均优于0.0045;基于太阳漫反射板相对定标方法可对线阵CCD探测器进行大动态范围内相对辐射校正,具有较高的时效性和定标精度,以满足星上相对辐射定标需求。

提出一种智能方法来分析风云三号A星(FY-3A)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的长期响应衰变。该方法通过使用迭代加权多元变化检测(IR-MAD)算法识别同一区域、不同时相卫星图像的不变像元,基于这些不变像元的信号变化评估仪器在该时段的响应衰变。先用IR-MAD方法分析图像场景的不变像元,通过两幅图像不变像元的正交回归获取仪器的相对衰变;再对多个图像对的长时间序列进行分析,采用多项式拟合获得传感器衰变随时间的变化曲线。采用所提方法研究了FY-3A/MERSI北非地区和中国西北部地区的数据,并与其他相关研究得到的仪器衰变结果进行比较。结果显示,所提方法与其他方法获取的仪器衰减规律具有良好的一致性(差异在2%以内),而且从北非地区与中国西北地区得到的结果相吻合(大部分通道的差异在1%以内),验证了本文方法的通用性与可重复性。

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.

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%。

为了提高光学拼接焦平面空间相机的成像性能和图像质量,开展了空间相机研制全过程的辐射定标技术研究,包括辐射响应性能分析、图像传感器的辐射定标及筛选、焦平面辐射定标、系统级辐射定标以及辐射定标数据应用等,并对具有反射镜光学拼接焦平面的空间相机进行了辐射定标实验。结果表明,利用相对辐射校正系数对图像校正,可以有效消除渐晕,图像的非均匀性由14.1%降至0.4%,图像质量明显提升;图像传感器的筛选以及焦平面组件的辐射定标,减少了图像传感器之间的辐射响应差异,相对定标不确定度小于1.0%。

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。