CN111815524B - 一种辐射定标的校正***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射定标的校正***和方法，校正***至少包括飞行平台、传感器和/或地面基站，在飞行平台利用均匀场景进行辐射定标的情况下，所述飞行平台的计算载荷和/或地面基站的计算终端配置为：以所述飞行平台的沿轨向相对所述传感器的探元线阵排列方向呈夹角α的方式进行推扫成像采集地面场景的成像数据，并基于所述成像数据进行预定标处理，基于所述飞行平台采集所述均匀场景成像数据的持续时间内的动态特征变化的程度对预定标处理后的成像数据进行实时校正。

Description

一种辐射定标的校正***和方法

本发明是申请号为201911262809.0，申请日为2019年12月11日，申请类型为发明，申请名称为一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正方法和***的分案申请。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，涉及一种辐射定标方法，涉及一种自适应辐射定标方法，涉及一种辐射定标的校正方法，涉及一种基于场景的辐射定标方法，涉及一种基于场景的辐射定标校正方法，尤其涉及一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正方法。

背景技术

线阵推扫式光学传感器因各个探元之间的响应及偏置不均匀性、每个探元固有的噪声和暗电流不一致性以及传感器***电路特征差异的响应不一致导致每个探元具有独特的响应特性，因此每个探元成像存在一定差异，在图像上表现为各种随机的图像噪声。相对辐射定标是利用高精度的辐射定标基准标定成像***的误差，确定每个探元和探元之间的相应关系，因此辐射定标基准的准确性直接影响相对辐射定标的精度。

目前，遥感卫星相对辐射定标的主要方法包括：卫星发射前利用积分球的实验室定标发、卫星在轨基于星上定标灯或漫反射板的星上定标、基于地面均匀场的在轨场地定标和利用卫星全生命周期图像的在轨统计定标等。

例如，公开号为CN106871925A的中国专利文献公开了一种在轨综合动态调整的遥感卫星相对辐射定标处理方法，(1)获得实验室积分球各辐亮度条件下对应的图像，进而得到系数表；(2)在轨测试期间以卫星安全为基本条件，当卫星处于预设的状态下时，进行尽可能多次直角偏航成像，获取卫星直角偏航的条带数据；获得直角偏航辐射定标查找表；(3)在轨测试期间或者运行成像期间，获得每个时间间隔下的查找表；(4)对卫星某一状态下的图像进行相对辐射定标处理，判断是否存在该状态下的直角偏航辐射定标查找表，若存在，则调用直角偏航辐射定标查找表进行相对辐射定标处理；若不存在，则判断成像时间是否小于预设的时间，若小于，则系数表进行辐射定标处理；若不小于，则调用时间最近的查找表，进行相对辐射定标处理。

例如，公开号为CN109671038A的中国专利文献公开了一种基于伪不变特征点分类分层的相对辐射校正方法。现有的辐射校正方法对包含海岸线、海岛等占据优势地物区域的遥感图像进行相对辐射的校正精度不高。该发明步骤为：一、基于遥感图像分类获取地物子图像；二、基于光谱的非线性回归分析，确定地物子图像的初始相对辐射校正模型及初始PIFs；三、基于梯度的精细非线性回归分析，确定地物子图像的精细化非线性相对辐射校正模型及精细化PIFs；四、利用精细化PIFs和精细化非线性相对辐射校正模型对待校正地物子图像进行相对辐射校正；五、将校正后的图像合成一幅完整的图像。

在以上定标方法中，积分球、定标灯或漫反射板是高精度辐射基准，而均匀场地物(例如沙漠、海洋、雪等)和在轨统计定标的海量样本量是基于概率统计理论具有假设性质的辐射基准。但是由于卫星发射过程中的震动、卫星发射后所处空间环境的变化，导致卫星传感器各个探元的响应状态发生变化，或随着卫星在轨时间的推移，卫星传感器相应状态发生衰减，使得实验室定标方法无法保证卫星整个生命周期的高精度辐射定标；虽然星上辐射定标可以达到较高的定标精度和频次，但不是所有卫星都具备星上定标设备，而且星上定标设备同样存在状态衰减，降低了辐射定标精度。在轨统计定标需求海量样本图像数据或者均匀场数据，无法按满足卫星入轨初期的定标以及卫星高频次的定标需求。

随着遥感卫星敏捷能力的提升，利用卫星敏捷能力，相关研究人员提出利用将卫星或者相机偏航90°成像来进行相对辐射定标，并在QuickBird、RapidEye、Landsat8等卫星上得到应用。

例如，文献[1]龙亮,王中民.一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法[J].航天返回与遥感,2013,34(4):77-85.公开了利用将卫星或者相机偏航90°成像来进行相对辐射定标，即采用Side-slither calibration method的方法。该方法包括卫星传感器焦面排列采用多片CCD交错平行排列的方式，为了确保偏航辐射定标时传感器各片CCD所有探元获取相同的入瞳辐射亮度，卫星的偏航相对辐射定标采用对地面均匀定标场地物成像的方式。该方法对地面场景均匀特性的要求大大降低，有利于提高在轨辐射定标的效果。该方法对探元线性度较好的卫星传感器效果比较理想，但是由于传感器各个探元在不同亮度响应区间内的相应函数存在差异且不同探元的响应函数也存在差异，该方案并不能满足传感器各个探元全动态范围的辐射定标。例如，为了使得定标地物(场景)能够比较全面的覆盖焦面探元的响应范围，在进行90°偏航定标时，通常选取多种类型的地物做作为定标场景，如干涸的湖床、热带雨林、极地冰盖、沙漠等。实际上这与传统场地定标的场景选取原则是一致的。沙漠和极地地区等，其发射或反射辐亮度较高场景特别适合探测器动态范围靠近顶端一侧的定标，而辐亮度较低的场景相对比较难以获得，如低辐亮度的植被，器辐射特性会随季节变化，而选海水或海水作为低辐亮度的定标场景，还需要有合适的风力、太阳高度角等条件。文献[1]为了获得辐亮度较低的均匀定标场景，在探测器动态范围接近于底端的部分使用月球作为定标场景进行90°偏航定标。选用月球作为定标场景的好处主要有3点：1、整个月面都可以作为一个具有低辐亮度的定标场景；2、定标时基本上可以忽略大气环境变化的影响；3、定标工作在轨道阴影区或过地球两极时开展，不会和正常的数据采集工作任务时间段冲突。但采用此方法需要在卫星在其航向两侧都设置有多片CCD交错平行排列的传感器，增加了卫星的重量；其次需要一系列的控制、反馈、校正等装置对新增设的传感器进行控制和传感，增加了卫星的成本，牺牲了卫星承载其他功能载荷的能力。

针对传感器焦面排列采用光学拼接方式以及传感器各个探元在不同亮度响应区间内的响应函数存在差异，文献[2]张过,李立涛.遥感25号无场化相对辐射定标[J].测绘学报,2017(08):75-82.公开了利用不依赖于地面均匀性的无场化90°偏航辐射定标方法，其中90°偏航辐射定标是将卫星平台或相机旋转90°，同时校正地球自转引起的偏流角，使得线阵CCD传感器与卫星轨道推扫方向平行，卫星沿着轨道推扫成像获取辐射定标数据，进行相对辐射定标的方法。该方法还包括以下步骤：1、条带噪声抑制和对比度提升；2、偏航定标数据规定化；3、定标参数求解。文献[2]公开的方法在偏航辐射定标成像的过程中线阵CCD探元依次经过同一地物，在不考虑线阵所有探元成像时间内(遥感25号该时间为3.2s)的大气变化，线阵CCD探元获得的地物辐射亮度完全相等，因此偏航辐射定标为标定传感器每个探元辐射响应关系提供了高精度的辐射基准，保证了各个探元能够对同一地物进行成像，为辐射定标提供了高精度辐射基准；无场化确保了卫星相对辐射定标不依赖地面均匀或辐射定标对均匀地物的要求，为卫星传感器在轨高频次定标提供支持；不依赖于地面均匀场确保了地物的辐射亮度范围能够涵盖传感器响应的整个动态范围，为全动态范围辐射定标提供数据支持。但是，文献[2]公开的方法还有以下几个问题：首先，采用传感器探元直方图规定化的方法实现遥感25号全动态范围相对辐射定标参数解算，并没有解决文献[2]中所述利用中高亮度均匀区域数据统计定标结果，对其低亮度区域数据相对辐射校正存在残余误差的问题；正如文献[2]所述，遥感-25传感器探元在整个响应动态范围内并不是完全线性的，即高反射均匀区域、中等反射均匀区域以及低反射均匀区域的同一探元的响应之间是不同的且呈非线性关系，因此利用中高亮度均匀区域的数据统计定标结果对低亮度区域数据进行相对辐射校正肯定存在残余误差；最后，90°偏航定标可以选用均匀的定标场景来减少校正残差，因此定标场景在某一时刻探测的动态范围相对较小时，有利于90°偏航辐射定标，然而定标的均匀场的辐射特性是动态变化的，例如海洋，在不同海域、不同季节、不同维度，海面目标的温度和辐射特性是不同的，因此，校正系数需要根据实际的探测情况不断更新。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有的相对辐射定标方法，无法在一次定标的过程中全面覆盖焦面探元的响应范围的问题，本发明利用传感器能够绕飞行平台的航轴转动的条件，在进行90°偏航成像的同时利用另外几个探元线阵与飞行平台的轨道呈多个不同斜角的方式，尽可能快速地探测场景的高反射区域、中等反射区域和低等反射区域，从而为地面基站和飞行平台的计算终端提供触发数据，对成像数据进行分类，能够全面覆盖探元的响应范围，避免不同响应范围的数据混合，降低定标数据的准确性。此外，本发明针对场景辐射动态特性变化造成的定标残差问题，根据场景动态特性变化中的变化幅度与时间的关系，采用将时间段微分的方法，挑选出探元输出信号的统计均值和方差近似不变的时间段，构建线性校正模型，从而对预标定的成像数据进行实时校正。

一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正方法，至少包括：飞行平台承载的能够绕所述飞行平台航轴旋转的传感器以线阵推扫的方式成像。所述飞行平台的计算载荷和/或地面基站的计算终端执行以下步骤：基于预设事件的触发以所述飞行平台的沿轨向相对所述传感器的探元线阵的排列方向呈夹角的方式进行推扫成像从而采集地面场景的成像数据，并根据获得的成像数据进行预定标处理；基于所述地面场景在所述预设事件的持续时间内的动态特征变化的程度和速度对预定标处理后的成像数据进行实时校正。

根据一个优选实施方式，所述预设事件至少包括基于其他飞行平台发送的信息以及先验知识构建的符合高反射场景的第一预设事件、符合中等反射场景的第二预设事件以及符合低反射场景的第三预设事件。所述第一预设事件至少包括用于终止对所述第一预设事件成像的第一终止事件。所述第二预设事件至少包括用于终止对所述第二预设事件成像的第二终止事件。所述第三预设事件至少包括用于终止对所述第三预设事件成像的第三终止事件。

根据一个优选实施方式，在所述第一预设事件、第二预设事件、第三预设事件中的至少一个触发的情况下，所述计算载荷和/或计算终端执行如下步骤：记录所述第一预设事件触发的第一触发时间点和第一起始探元、第二预设事件触发的第二触发时间点和第二起始探元以及第三预设事件触发的第三触发时间点和第三起始探元；记录第一终止事件触发的第一终止时间点和第一终止探元、第二终止事件触发的第二终止时间点和第二终止探元、第三终止事件触发的第三终止时间和第三终止探元；对所述成像数据进行分类以形成响应动态范围内高反射场景的第一成像数据、中等反射场景的第二成像数据以及低反射场景的第三成像数据。

根据一个优选实施方式，在所述飞行平台触发所述预设事件进行记录之前，所述飞行平台的计算载荷和/或地面基站的计算终端执行以下步骤：

所述飞行平台以至少一排所述传感器的探元线阵的排列方向进行推扫成像，从而使得不同的探元对同一场景单元进行顺序成像；

至少一排所述传感器的探元线阵的排列方向以既不平行也不垂直所述飞行平台的沿轨向的方式限定所述夹角进行推扫成像，从而最大概率地触发所述第一预设事件和/或所述第二预设事件和/或第三预设事件。

根据一个优选实施方式，所述计算载荷和/或计算终端根据获得的成像数据进行预定标处理的步骤如下：

基于至少包括所述第一成像数据、第二成像数据以及第三成像数据的成像数据构建以所述探元生成的像元为单位的初始图像；

基于所述初始图像进行去噪处理，并以所述像元为单位进行高频放大以增强所述初始图像中对同一场景单元成像的像元构成的直线的细节；

基于去噪和增强后的每个像元的灰度值进行移位以使得所述初始图像中的同一行的像元为不同所述探元对同一场景单元的成像，同一列的像元为同一所述探元的成像。

根据一个优选实施方式，在所述计算载荷和/或计算终端对所述成像数据预定标处理之后执行如下步骤：

判断所述地面场景在所述预设事件的持续时间内的动态特征变化程度是否超过第一阈值；

在所述动态特征变化程度未超过第一阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。利用所述地面场景的均方差来估计所述像元的校正模型的乘数项。利用所述地面场景的均值和均方差来估计所述像元的校正模型的常数项。

根据一个优选实施方式，在所述动态特征变化程度超过第一阈值的情况下，所述飞行平台的计算载荷和/或地面基站的计算终端执行以下步骤：

对所述预设事件的持续时间按照以第一单位时间进行分段；

寻找所述动态特征变化程度未超过第一阈值且由连续的第一单位时间构成的至少一个第一时间集合；

判断第一时间集合内第一单位时间的数量与所述第一时间集合内的所述动态特征变化程度的比值是否满足第二阈值。第一时间集合内第一单位时间的数量与所述第一时间集合内的所述动态特征变化程度的比值满足第二阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。

根据一个优选实施方式，在所述计算载荷和/或计算终端对预定标处理后的成像数据进行实时校正后，所述计算载荷和/或计算终端基于实时校正后得到的成像数据利用直方图规定化计算得到所述第一成像数据的第一定标数据参数、第二成像数据的第二定标数据参数以及所述第三成像数据的第三定标数据参数。

一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正***，至少包括飞行平台以及能绕所述飞行平台航轴旋转的且能够以线阵推扫方式成像的传感器。所述***还包括预定标处理模块和校正模块。所述飞行平台的计算载荷和/或地面基站的计算终端配置为能够基于预设事件的触发以所述飞行平台的沿轨向相对所述传感器的探元线阵的排列方向呈夹角的方式进行推扫成像从而采集地面场景的成像数据。所述预定标处理模块响应所述计算载荷和/或计算终端的指令对所述成像数据进行预定标处理。所述校正模块响应所述计算载荷和/或计算终端的指令基于所述地面场景在所述预设事件的持续时间内的动态特征变化的程度和速度对预定标处理后的成像数据进行实时校正。

所述计算载荷和/或计算终端所述预设事件至少包括基于其他飞行平台发送的信号以及先验知识构建的符合高反射场景的第一预设事件、符合中等反射场景的第二预设事件以及符合低反射场景的第三预设事件。所述第一预设事件至少包括用于终止对所述第一预设事件成像的第一终止事件，所述第二预设事件至少包括用于终止对所述第二预设事件成像的第二终止事件，所述第三预设事件至少包括用于终止对所述第三预设事件成像的第三终止事件。

本发明的有益技术效果包括以下一项或多项：

1、本发明针对场景辐射动态特性的变化造成的定标误差问题，根据场景动态特性变化中的变化幅度与时间的关系，将成像的时间段进行微分处理，生成多个子时间段，挑选出探元输出信号的统计均值和方差近似不变的子时间段，通过近似地认为每个探元输出的信号的统计平均值是恒定的思想，使得构建的线性校正模型对子时间段的预定标的成像数据进行实时校正，避免相对辐射定标误差被传递；

2、可以根据不同地面场景的触发来分类进行成像，从而能够分类辐射标定、校正不同响应范围内的成像数据，能够获得单个探元在不同辐亮度响应区间的响应特性，并全面地覆盖探元的响应范围，避免不同响应范围的数据混合，降低定标数据的准确性；

3、本发明通过探元线阵的排列方向以既不平行也不垂直飞行平台的沿轨向的方式进行推扫成像，能够在相对夹角α为0°的探元线阵成像之前使得传感器大范围地对场景进行成像，并最大概率地触发第一预设事件、第二预设事件和第三预设事件，能够提前获取定标场景的实时信息，从而为接下来的定标成像提供第一预设事件、第二预设事件和第三预设事件的触发信息。而且，在相对夹角α为0°的探元线阵成像的同时，大范围的对定标场景成像能够实时地获取定标场景的动态变化，从而为后续步骤提供定标场景辐射特性动态变化的均值和方差，并基于定标场景的辐射均值和方差来估计像元对应的校正增益和偏置；

4、本发明通过利用地面场景的均值和方差来估计像元的校正模型的常数项，并进行简单的迭代处理能够对预定标处理后的成像数据进行实时校正，并且利用线性模型进行校正，算法简单且时间复杂度较低，不仅能够自适应地根据定标场景的动态变化自适应地调整定标系数，而且减少了校正数据的计算开销，避免耗费大量的资源对成像数据进行处理，减少了飞行平台的复杂载荷设计，提高了飞行平台的寿命，同时也提高了成像数据处理的速度。

附图说明

图1是本发明的方法的一个优选实施方式中的飞行平台推扫成像示意图；

图2是本发明的方法的一个优选实施方式的流程示意图；

图3是本发明的方法的传感器线阵与飞行平台沿轨向之间夹角呈90°时的推扫示意图；

图4是本发明的方法的传感器线阵与飞行平台沿轨向之间夹角呈0°时的推扫示意图；

图5是本发明的方法的一种优选实施方式的像元排序图；

图6是本发明方法的一种优选实施方式的经过预定标处理的像元排序图；和

图7是本发明的***一个优选实施方式的模块连接示意图。

附图标记列表

1：飞行平台 2：传感器

3：预设事件 4：地面基站的计算终端

α：夹角 5：第一成像数据

6：第二成像数据 7：第三成像数据

8：预定标处理模块 9：校正模块

11：计算载荷 21：探元

31：第一预设事件 32：第二预设事件

33：第三预设事件 5a：第一定标数据参数

6a：第二定标数据参数 7a：第三定标数据参数

311：第一终止事件 321：第二终止事件

331：第三终止事件

具体实施方式

下面结合附图1至7进行详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种校正方法，可以是一种辐射定标方法，也可以是一种相对辐射定标方法，也可以是一种自适应辐射定标方法，也可以是一种相对辐射定标的校正方法，也可以是一直自适应辐射定标的校正方法，也可以是一种基于场景的辐射定标校正方法，也可以是一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正方法，该方法可以由本发明的***和/或其他可替代的零部件实现。比如，通过使用本发明的***中的各个零部件实现本实施例公开的方法。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

优选地，辐射定标是建立辐射量与探测器输出量的数据联系的过程。目的是消除传感器本身的误差，确定传感器入瞳处的准确辐射值。空间相机或传感器的辐射定标技术主要包括相对辐射定标(也称均匀性校正)和绝对辐射定标两个部分。相对辐射定标是矫正探测器不同像元(探元)响应度的过程，造成这种响应度和偏置不同的原因，除了有工艺水平不同之外，还包括其他多种因素，例如传感器自身的非均匀性、传感器工作时引入的非均匀性、外界输入相关的非均匀性和光学***的影响。由于传感器工艺比较成熟，目前可见光探测器件一般不需要均匀性校正，因此相对辐射定标主要用于红外波段。焦平面器件的众多探元对辐射的响应不一致，相互之间也没有一定的关系，并且一般光敏元(探元)的响应率并不呈线性，这些都给非均匀性校正带来了很大的困难。优选地，如图4所示，通过90°偏航，即探元21线阵排列的方向与成像方向平行，可以得到如图5所示的成像数据。如图5所示，同一行为不同探元21对同一定标场景的像元，例如A或者B或者C或者D或者E。同一列的像元A、B、C、D、E表示同一个探元生成的像元。通过以上设置方式，在不考虑其他影响因素的情况下，理论上传感器2上的每个探元依次对同样的场景成像。例如，图5中第一列的探元对像元A、B、C、D、E分别成像，第二列探元分别对像元A、B、C、D、E分别成像，第三列探元分别对像元A、B、C、D、E分别成像，从而每个探元都对同一个场景A成像。但是同一个场景的辐射特性也会动态变化，例如同一个海洋，不同季节、不同的风力、不同的太阳高度角都会使得定标的场景的辐射特性在同一个成像的时间段内产生变化。

综上，本发明针对场景辐射动态特性的变化造成的定标误差问题，根据场景动态特性变化中的变化幅度与时间的关系，将成像的时间段进行微分处理，生成多个子时间段，挑选出探元输出信号的统计均值和方差近似不变的子时间段，并通过构建的线性校正模型对子时间段的预定标的成像数据进行实时校正，避免相对辐射定标误差被传递。

一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正方法，至少包括如图2所示的步骤流程。步骤如下：

S100：基于预设事件3的触发以飞行平台1利用传感器2进行推扫成像。优选地，飞行平台1采用如图1的方式进行推扫成像。优选地，飞行平台1的承载有用于计算的计算载荷11以及传感器2。传感器2可以是线阵列的CCD。CCD指的是电荷耦合器件，是一种半导体器件。CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。CCD具有自扫描、感受波普范围宽、畸变小、体积小、重量轻、***噪声低、功耗小、寿命长的一系列优点。CCD广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥感、光学与频谱望远镜和高速摄影技术中。优选地。推扫成像指利用半导体材料制成的CCD，组成线阵列或者是面阵列传感器，采用广角光学***，在整个视场内借助飞行平台1的移动，像刷子一样扫除一条带状轨迹，获取沿着飞行方向的地面的二维图像。

优选地，传感器2能绕飞行平台1航轴旋转。航轴指飞行平台1沿其飞行方向的轴线。优选地，传感器2是由众多探元21按照线排列的方式构成的。优选地，探元21可以是CCD内的光敏元件。优选地，传感器2的探元21线阵的排列方向与飞行平台1沿轨道飞行方向之间具有夹角α，如图2和图3所示。优选地，如图3所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成90°。如图2所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成0°。

优选地，在飞行平台1推扫成像后，飞行平台1的计算载荷11和地面基站的计算终端4能够获取传感器2采集的地面场景的成像数据。优选地，计算载荷11指的是计算芯片、电路等，例如CPU、GPU、集成电路、FPGA、单片机、MCU、ARM架构的系列芯片等。优选地，计算终端4指的是电脑、服务器等计算设备。

优选地，飞行平台1的计算载荷11和/或地面基站的计算终端4执行基于预设事件3的触发控制传感器2的旋转。优选地，传感器2设置有至少一个由多个探元21排列的线阵列。优选地，计算载荷11和/或计算终端4根据预设事件3的触发控制不同的线阵列探元21旋转，从而使得不同的线阵探元21以不同的夹角2进行推扫成像。优选地，根据传感器2对地面场景的推扫式拍摄的成像，可以获得用于定标的地面场景的成像数据。

根据一个优选实施方式，预设事件3至少包括符合高反射场景的第一预设事件31、符合中等反射场景的第二预设事件32以及符合低反射场景的第三预设事件33。优选地，为了满足在传感器2单个探元21在不同辐亮度响应区间内的响应函数存在差异，并且不同探元21的响应函数也存在差异，因此为了满足传感器2各个探元21全动态范围的辐射定标，本实施例公开的方法采用选取多种类型的地面场景作为定标场景。优选地，根据现有探元21的动态范围以及单个场地的辐反射特性将地面场景场地划分为高反射场景、中等反射场景以及低反射场景。优选地，以全色波段450nm～900nm，即可见光-近红外波段为例，将地面场景中的反射率高于35％以上的设定为高反射场景。将反射率处于15％～34％内的设定为中等反射场景。将反射率低于15％的设定为低反射场景。通过以上设置方式，本发明的有益效果是：可以根据不同地面场景的触发来分类进行成像，从而能够分类辐射标定、校正不同响应范围内的成像数据，能够获得单个探元21在不同辐亮度响应区间的响应特性，并全面地覆盖探元的响应范围，避免不同响应范围的数据混合，降低定标数据的准确性。

优选地，传感器2多场景辐射定标的精度受多个环节的影响，其中场景的具体特征是本发明使用的首要前提，因此必须确保所选场景的表面特性、大气特点和均匀面积符合在轨场地定标的具体要求，详细的选取原则如下：

1、场景反射特性涵盖高、中、低多种地物类型；

2、单个场景的空间特性和发射特性相对均匀，在传感器2波段范围内反射率变化平缓；

3、场景位于高海拔地区，周边大气相对干洁，且大气相对稳定；

4、各场景可被卫星遥感其同一轨观测图像覆盖；

5、场景均匀区域面积应该大于待定标传感器2的10像元×10像元，并且场景周边无大目标遮挡物；

6、各场景具备开展星-地同步观测试验的交通条件。

优选地，根据以上条件，通过先验知识挑选，可以得到相应的均匀场景。例如，我国的敦煌辐射校正场，其高反射场景位于敦煌辐射校正场北侧，场区总面积约为6km×4km，均匀的高反射场景区面积为400m×400m，地理坐标为N40°28′，E94°22′，该区域可见光-近红外波段反射率约为35％～45％，不同传感器2的探元21间光谱反射率变化小于1％。中等反射场景可以选取敦煌辐射校正场的资源卫星场区，该场区位于敦煌市西侧约30km处的戈壁滩上。总面积约为30km×35km，中等反射场景区域面积550m×550m，地理坐标为N40°05′27.75″，E94°23′39″，海拔高度为1229m。该场区具有较高的稳定性和均匀性，可见光-近红外波段反射率约为15％～30％，不同传感器2的探元21间光谱反射率变化约为1％～2％。低反射场景可以选取辐射校正场南侧南湖水体，场区夏秋季节的面积约为3.5km×1.2km，地理坐标为N39°52′，E94°07′，平均水深约为5m，水体无污染，特性均匀。

优选地，第一预设事件31、第二预设事件32以及第三预设事件33可以根据现有的先验知识构建，还可以根据基于其他飞行平台1发送的信号来不断更新。优选地，由于地面场景受大气、维度、风力以及太阳高度角的影响，导致地面场景的辐射是不断的动态变化的，因此基于其他飞行平台发送的关于场景的辐射信息，有利于及时触发飞行平台1进行成像。优选地，第一预设事件31至少包括飞行平台1进入高反射场景事件。第一预设事件1还包括用于终止对第一预设事件31成像的第一终止事件311。第一终止事件311是飞行平台1离开高反射场景。同样的，第二预设事件32至少包括飞行平台1进入中等反射场景。第二预设事件32还包括用于终止对第二预设事件32成像的第二终止事件321。第二终止事件321包括飞行平台1离开中等反射场景。第三预设事件33至少包括飞行平台1进入低反射场景，还包括用于终止对第三预设事件33成像的第三终止事件331。第三终止事件至少包括飞行平台1离开低反射场景。优选地，通过先验知识以及其他飞行平台或地面基站发出的信息，告知飞行平台1进入高反射场景、中等反射场景或低反射场景。或者，飞行平台1获得符合高反射场景的反射率信息、坐标、经纬度信息等，飞行平台1基于上述信息来根据飞行平台1的实时飞行数据以及传感器2反馈的地面场景的反射率、均匀度等信息来判断飞行平台1是否进入高反射场景。优选地，通过先验知识以及其他飞行平台或地面基站发出的信息，告知飞行平台1是否离开高反射场景、中等反射场景或低反射场景。或者，飞行平台1获得符合高反射场景的反射率信息、坐标、经纬度信息等，飞行平台1基于上述信息来根据飞行平台1的实时飞行数据以及传感器2反馈的地面场景的反射率、均匀度等信息来判断飞行平台1是否离开高反射场景。通过以上设置方式，飞行平台1能够基于以上信息来及时触发相应的预设事件3。而且，飞行平台1在未触发预设事件3的情况下，其传感器2处于睡眠状态，能够避免传感器2长期处于开启状态，从而节省能量消耗，尤其适用于现有的微型卫星，有利于增加飞行平台1的在轨寿命。

根据一个优选实施方式，在第一预设事件31、第二预设事件32、第三预设事件33中的至少一个触发的情况下，计算载荷11和/或计算终端4执行如下步骤：

1、记录第一预设事件31触发的第一触发时间点和第一起始探元、第二预设事件32触发的第二触发时间点和第二起始探元以及第三预设事件33触发的第三触发时间点和第三起始探元；

2、记录第一终止事件311触发的第一终止时间点和第一终止探元、第二终止事件321触发的第二终止时间点和第二终止探元、第三终止时间331触发的第三终止事件和第三终止探元；

优选地，通过第一起始探元和第一终止探元以及第一触发时间点和第一终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第一预设事件31的成像数据。同样地，通过第二起始探元、第二终止探元、第二触发时间点和第二终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第二设事件32的成像数据。通过第三起始探元、第三终止探元、第三触发时间点和第三终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第三设事件33的成像数据。通过以上设置方式，飞行平台1不仅能够对单一地对第一预设事件311、第二预设事件32或第三预设事件33进行成像，还能够通过标记对应的预设事件触发和终止的时间点和探元来对第一预设事件31、第二预设事件32或第三预设事件33同时成像。

优选地，基于上述的起始时间点、终止时间点、起始探元以及终止探元对成像数据进行分类。例如，触发第一预设事件31的情况下，计算载荷11或者计算终端4记录传感器2内开始成像的第一起始时间和第一起始探元，在第一终止事件触发的情况下，计算载荷11或者计算终端4记录第一终止探元和第一终止时间，从而传感器2中位于同一线列，并且处于第一起始探元和第一终止探元之间的所有探元对第一预设事件31成像，获取第一成像数据5。通过对第一起始时间和第一终止时间的计算得到第一成像数据5的成像时间用于后续步骤进行实时校正。同样，通过第二起始探元和第二终止探元得到第二成像数据6。通过第二起始时间和第二终止时间得到第二成像数据6的成像时间。通过第三起始探元和第三终止探元得到第三成像数据7。通过第三起始时间和第三终止时间得到第三成像数据7的成像时间。优选地，第一成像数据5是响应动态范围内的高反射场景的成像数据。第二成像数据6是响应动态范围内的中等反射场景的成像数据。第三成像数据7是响应动态范围内的低反射场景的成像数据。

根据一个优选实施方式，在飞行平台1触发预设事件3进行记录之前，飞行平台1的计算载荷11和/或地面基站的计算终端4执行以下步骤：

1、飞行平台1以至少一排传感器2的探元21线阵的排列方向进行推扫成像，如图4所示。飞行平台1以夹角α为0°控制传感器2进行推扫成像。通过该设置方式，能够使得位于同一线阵的不同的探元21，对同一场景单元进行顺序成像，如图5所示。图5中的A、B、C、D、E为同一个探元21对同一场景按时间顺序成像的像元。优选地，时间顺序指的是按时间由先到后。A指的是同一场景中的第一区域。B指的是同一场景中的与第一区域相邻的第二区域。C指的是同一场中与第二区域相邻的第三区域。D指的是同一场景中与第三区域相邻的第四区域。E指的是同以场景中与第四区域相邻的第五区域。如图5所示，图5中每列都有A、B、C、D、E，同一列的A、B、C、D、E表示的是同一探元21所成像的像元列，同一行的多个A或者多个B或者多个C为不同的探元21所成像的像元。

2、至少一排传感器2的探元21线阵的排列方向以既不平行也不垂直飞行平台1的沿轨向的方式限定夹角α。优选地，传感器2的至少一个夹角α不为0°的探元21线阵列能够转动。转动后夹角α不为0°和90°，即探元21线阵的排列方向以既不平行也不垂直飞行平台1的沿轨向。通过该设置方式进行推扫成像，能够在相对夹角α为0°的探元21线阵成像之前使得传感器2大范围地对场景进行成像，并最大概率地触发第一预设事件31、第二预设事件32和第三预设事件33，能够提前获取定标场景的实时信息，从而为接下来的定标成像提供第一预设事件31、第二预设事件32和第三预设事件33的触发信息。而且，在相对夹角α为0°的探元21线阵成像的同时，大范围的对定标场景成像能够实时地获取定标场景的动态变化，从而为后续步骤S300提供定标场景辐射特性动态变化的均值和均方差，并基于定标场景的辐射均值和均方差来估计像元对应的校正增益和偏置。

S200：根据获得的成像数据进行预定标处理；

根据一个优选实施方式，飞行平台1的计算载荷11和/或地面基站的计算终端4根据获得的成像数据进行预定标处理的步骤如下：

1、基于至少包括第一成像数据5、第二成像数据6以及第三成像数据7的成像数据生成初始图像。优选地，初始图像如图5所示。初始图像是以探元21生成的像元为单位的。例如，夹角α为0°探元21线列的第一个探元在沿飞行平台1的飞行方向第一次成像采样生成A像元。第一个探元在第二次成像采样生成B像元，第二个探元在第二次采样生成A像元。第一个探元在第三次采样生成C像元，第二个探元在第三次采样生成B像元，第三个探元在第三次采样生成A像元。

2、基于初始图像进行去噪处理。优选地，初始图像是由每列的探元21的像元构成，初始图像中的A、B、C、D、E斜向排列。由于每一列的像元为不同探元21的成像，而不同的探元21响应函数不同，并且由于定标场景动态辐射特性，因此初始图像中的每列的像元A不同，导致初始图像出现斜线的条纹噪声。

优选地，去噪处理即将初始图像的图像数据通过低通滤波器，去除低频的噪声。优选地，低通滤波器可以是指数低通滤波器。通过该设置方式，初始图像经过傅里叶变换，得到其频域的频谱，利用低通滤波器将低频的噪声分量滤出后得到初始图像的高频分量，通过对高频分量进行放大，能够增强初始图像中，同一场景单元成像的像元所构成的斜向直线的细节。

3、基于去噪和增强后的初始图像内每个像元的灰度值进行移位。优选地，由于初始图像中包括斜向排列的多个像元，因此可以根据LSD方法检测多个像元构成的直线。优选地，LSD检测直线的步骤如下：

a、尺度缩放选择1，即表示不进行高斯采样。优选地，由于采样会破坏初始图像之中各个探元21之间非线性响应的关系，从而造成定标的数据无法用于定标或者定标失败。

b、计算每一个像素点的梯度值和梯度方向，并进行伪排序。优选地，梯度值越大，越是显著的边缘点，因此更适合作为种子点。但是由于对梯度值进行完全排序时间开销过大，因此简单的将梯度值划分1024个等级，这1024个等级涵盖了梯度由0～255的变化范围，这种排序是线性时间开销。优选地，种子点从梯度值最高的1024开始依次向下搜索，将相同梯度值的像素点放入同一个链表中，由此得到1024个链表，按梯度值的从小到大的顺序合成一个包含1024个链表的状态表。状态表中的点全部设置为无使用状态。

c、将梯度值小于p的点设置为可使用状态，并取出状态表中梯度值最大的点，并作为起始点，向周围在角度容忍度内的方向进行搜索。优选地，向周围在角度容忍度内的方向搜索，即是根据梯度角方向相似的方向进行搜索，从而进行区域扩散。优选地，对扩散后的区域进行矩形拟合，生成矩形R。优选地，p可以是所有梯度值的期望，或者可以手动设定。优选地，梯度值小于p的点往往出现在平滑区域，或者仅仅是低频的噪声，会严重影响直线角度的计算。因此在LSD中，梯度幅值小于p的像素点将被拒绝参与到矩形R的构建中。优选地，对扩散后的区域进行矩形拟合实质是像素点数据灰度值的移动过程，并不是数据点的采样。

d、判断矩形R内的同性点的密度是否满足阈值F。优选地，若不满足，则截断矩形R，变为多个满足阈值D的矩形框。优选地，阈值F可以是传感器2中实际参与成像探元21的个数的三分之一来设定，这样可以剔除长度较短直线。

通过以上设置方式，可以检测出初始图像中相同像元构成的斜线矩形R，并且还可以获得斜线与飞行平台沿轨向的之间的夹角α。

4、根据夹角α以及如下公式对直线检测后的初始图像进行处理，以使得初始图像中的同一行的像元为不同探元21对同一场景单元的成像，同一列的像元为同一探元21的成像，如图6所示。公式如下：

其中，DN为按图像行存储的一维初始图像的灰度数据，DN[m+n·t]表示初始图像中第m行第n列出图像的灰度值。t表示参与成像的探元21的数量。K₁＝tanα，K₂＝tan(90°-α)。

S300：基于地面场景在预设事件的持续时间内的动态特征变化的程度结合预定标处理后的成像数据进行实时校正。优选地，在飞行平台1的计算载荷11和/或计算终端4对成像数据进行预定标处理之后，执行如下步骤：

1、判断地面场景在预设事件的持续时间内的动态特征变化程度是否超过第一阈值。优选地，持续时间指的是线阵探元21对预设事件3的成像时间。优选地，第一阈值指的是用于相对辐射定标的场景，在成像时间段内其反射率的变化程度或者变化率为2％或者是5％。优选地，在动态特征变化程度未超过第一阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。优选地，在变化率不超过2％的情况下，可以近似地认为每个探元21输出的信号的统计平均值是恒定的。输入到探元21的信号的统计方差都是平等的。因此可以采用线性校正模型来进行校正。线性校正模型为：

其中，n为线性校正模型迭代的次数。X_i(n)为第i个探元21的原始输出。Y_i(n)为校正后的输出值。校正模型乘数项，即增益。/>为校正模型的常数项，即偏置。优选地，可以利用地面场景的均方差来估计像元的校正模型的乘数项。利用地面场景的均值和均方差来估计像元的校正模型的常数项。优选地，令a_i(n)为成像场景的均方差，β_i(n)为成像场景的均值。公式如下：

通过如上两个迭代公式，能够对预定标处理后的成像数据进行实时校正，并且利用线性模型进行校正，算法简单且算法复杂对较低，能够自适应地根据定标场景的动态变化自适应地调整定标系数。

2、在动态特征变化程度超过第一阈值的情况下，飞行平台1的计算载荷11和/或地面基站的计算终端4执行以下步骤：

a、对预设事件的持续时间按照以第一单位时间进行分段。优选地，利用微分的思想方法，对定标场景的动态特征变化程度超过第一阈值的成像时间段进行细分，寻找该时间段内动态特征变化程度未超过第一阈值的至少一个第一时间集合。优选地，第一时间集合内包含多个彼此邻接的第一单位时间，即多个第一单位时间是连续的、无断开的。优选地，判断第一时间集合内第一单位时间的数量与第一时间集合内的动态特征变化程度的比值是否满足第二阈值。优选地，第二阈值为1024个像素点的成像时间与该成像时间内场景的动态特征变化程度为5％的比值。优选地，如果超过该比值则认为每个探元21输出的信号的统计平均值不是恒定的，无法进行实时地校正。

b、在第一时间集合内第一单位时间的数量与第一时间集合内的动态特征变化程度的比值满足第二阈值的情况下，认为每个探元21输出的信号的统计平均值近似恒定，可以利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。通过该设置方式，利用微分地思想原理，能够尽可能的寻找到在成像时间段内符合探元21输出信号的统计均值和方差近似不变的时间段，并以该时间段内的定标场景的均值和方差来构建线性校正模型。事实上，在实际相对辐射定标时，大部分的定标场景的辐射特性都是缓慢变化的，或者在某一时间段内是缓慢变化的，通过定标场景的这一特性可以在所有探元21成像的时间段内，实时地校正定标时的残差，提高定标数据的精确度。

3、基于实时校正后的成像数据，利用直方图规定化计算分别得到第一成像数据5的第一定标数据参数5a、第二成像数据6的第二定标数据参数6a以及第三成像数据7的第三定标数据参数7a。优选地，采用基于探元直方图规定化来解算定标参数，其处理流程如下：

1、根据以上处理后的初始图像依据如下公式建立各个探元的累积概率分布函数，选择所要探元的累积概率分布函数作为理想参考累积概率分布函数。公式如下：

其中，k为探元成像灰度级别。pn(k)为当探元灰度等级为k时像素的个数。dpn(i)为第j个探元成像所有像素个数。

2、以理想参考累积概率分布函数为基准对每个探员的累积概率分布函数按下列公式进行直方图规定化处理，获得各个探元的相对辐射定标参数。公式如下：

其中，x,y取值范围为[2^bits-1]，bits为传感器2获得传感器图像的量化单位。通过以上算法，能够较好的反映出每个探元21之间的辐射响应差异，并且应用相应的相对辐射定标参数后的整体列值分布变化均匀地符合实际场景变化的规律、CCD抽头间的辐射亮度差异。

实施例2

本实施例公开了一种校正***，可以是一种辐射定标***，也可以是一种相对辐射定标***，也可以是一种自适应辐射定标***，也可以是一种相对辐射定标的校正***，也可以是一直自适应辐射定标的校正***，也可以是一种基于场景的辐射定标校正***，也可以是一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正***法，该***可以由本发明的***和/或其他可替代的零部件实现。比如，通过使用本发明的***中的各个零部件实现本实施例公开的方法。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

如图7所示，一种基于场景的星载遥感仪器自适应校正***，至少包括飞行平台1、传感器2、地面基站、预定标处理模块8和校正模块9。优选地飞行平台1可以是航空器、航天器和导弹。航空器可以是气球、飞艇和飞机等。航天器可以是人造地球卫星、载人飞船、空间探测器和航天飞机等。优选地，传感器2是搭载在飞行平台1上的高级光学***，可以用来获取地球目标信息的传感器。传感器2可以是空间相机、CCD等传感器，也可以是由过个CCD构成的传感器阵列。优选地，传感器2内的探元21，即光敏元件按照线排列的方式构成传感器2。传感器2可以是线阵列的CCD。CCD指的是电荷耦合器件，是一种半导体器件。CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。优选地，传感器2能绕飞行平台1航轴旋转。优选地，航轴指飞行平台1沿其飞行方向的轴线。如图3所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成90°。如图2所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成0°。优选地，传感器2以线阵推扫的方式成像。优选地。推扫成像指利用半导体材料制成的CCD，组成线阵列或者是面阵列传感器2，采用广角光学***，在整个视场内借助飞行平台1的移动，像刷子一样扫除一条带状轨迹，获取沿着飞行方向的地面的二维图像。优选地，飞行平台1还搭载有计算载荷11。优选地，计算载荷11指的是计算芯片、电路等，例如CPU、GPU、集成电路、FPGA、单片机、MCU、ARM架构的系列芯片等。优选地，地面基站至少包括计算终端4。计算终端4指的是电脑、服务器等计算设备。优选地，预定标处理模块8至少包括寄存器、存储介质以及计算芯片。寄存器用于存储计算载荷11和计算终端4的指令。指令至少包含操作控制信息。存储介质用于存储处理的数据。优选地，存储介质可以是随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。计算芯片可以是CPU、GPU、集成电路、FPGA、单片机、MCU、ARM架构的系列芯片等。优选地，预定标处理***还可以采用计算载荷11进行数据的计算和处理。优选地，校正模块9同样至少包括寄存器、存储介质以及计算芯片。

优选地，飞行平台1的计算载荷11和/或地面基站的计算终端4配置为能够基于预设事件3的触发控制传感器2的旋转。优选地，传感器2设置有至少一个由多个探元21排列的线阵列。优选地，传感器2能绕飞行平台1航轴旋转。航轴指飞行平台1沿其飞行方向的轴线。优选地，传感器2是由众多探元21按照线排列的方式构成的。优选地，探元21可以是CCD内的光敏元件。优选地，传感器2的探元21线阵的排列方向与飞行平台1沿轨道飞行方向之间具有夹角α，如图3和图4所示。优选地，如图3所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成90°。如图4所示，传感器2与飞行平台1轨道或者航向之间的夹角α成0°。

优选地，计算载荷11和/或计算终端4根据预设事件3的触发控制不同的线阵列探元21旋转，从而使得不同的线阵探元21以不同的夹角α进行推扫成像，从而获得成像的数据。

根据一个优选实施方式，预设事件3至少包括符合高反射场景的第一预设事件31、符合中等反射场景的第二预设事件32以及符合低反射场景的第三预设事件33。优选地，为了满足在传感器2单个探元在不同辐亮度响应区间内的响应函数存在差异，并且不同探元的响应函数也存在差异，因此为了满足传感器各个探元全动态范围的辐射定标，本实施例公开的方法采用选取多种类型的地面场景作为定标场景。优选地，根据现有探元的动态范围以及单个场地的辐反射特性将地面场景场地划分为高反射场景、中等反射场景以及低反射场景。优选地，以全色波段450nm～900nm，即可见光-近红外波段为例，将地面场景中的反射率高于35％以上的设定为高反射场景。将反射率处于15％～34％内的设定为中等反射5％场景。将反射率低于15％的设定为低反射场景。通过以上设置方式，本发明的有益效果是：可以根据不同地面场景的触发来分类进行成像，从而能够分类辐射标定、校正不同响应范围内的成像数据，能够获得单个探元在不同辐亮度响应区间的响应特性，并全面地覆盖探元的响应范围，避免不同响应范围的数据混合，降低定标数据的准确性。

优选地，第一预设事件31、第二预设事件32以及第三预设事件33可以根据现有的先验知识构建，还可以根据基于其他飞行平台1发送的信号来不断更新。优选地，由于地面场景受大气、维度、风力以及太阳高度角的影响，导致地面场景的辐射是不断的动态变化的，因此基于其他飞行平台发送的关于场景的辐射信息，有利于及时触发飞行平台1进行成像。优选地，第一预设事件31至少包括飞行平台1进入高反射场景事件。第一预设事件1还包括用于终止对第一预设事件31成像的第一终止事件311。第一终止事件311是飞行平台1离开高反射场景。同样的，第二预设事件32至少包括飞行平台1进入中等反射场景。第二预设事件32还包括用于终止对第二预设事件32成像的第二终止事件321。第二终止事件321包括飞行平台1离开中等反射场景。第三预设事件33至少包括飞行平台1进入低反射场景，还包括用于终止对第三预设事件33成像的第三终止事件331。第三终止事件至少包括飞行平台1离开低反射场景。优选地，通过先验知识以及其他飞行平台或地面基站发出的信息，告知飞行平台1进入高反射场景、中等反射场景或低反射场景。或者，飞行平台1获得符合高反射场景的反射率信息、坐标、经纬度信息等，飞行平台1基于上述信息来根据飞行平台1的实时飞行数据以及传感器2反馈的地面场景的反射率、均匀度等信息来判断飞行平台1是否进入高反射场景。优选地，通过先验知识以及其他飞行平台或地面基站发出的信息，告知飞行平台1是否离开高反射场景、中等反射场景或低反射场景。或者，飞行平台1获得符合高反射场景的反射率信息、坐标、经纬度信息等，飞行平台1基于上述信息来根据飞行平台1的实时飞行数据以及传感器2反馈的地面场景的反射率、均匀度等信息来判断飞行平台1是否离开高反射场景。通过以上设置方式，飞行平台1能够基于以上信息来及时触发相应的预设事件3。而且，飞行平台1在未触发预设事件3的情况下，其传感器2处于睡眠状态，能够避免传感器2长期处于开启状态，从而节省能量消耗，尤其适用于现有的微型卫星，有利于增加飞行平台1的在轨寿命。

根据一个优选实施方式，在第一预设事件31、第二预设事件32、第三预设事件33中的至少一个触发的情况下，计算载荷11和/或计算终端4执行如下步骤：

1、记录第一预设事件31触发的第一触发时间点和第一起始探元、第二预设事件32触发的第二触发时间点和第二起始探元以及第三预设事件33触发的第三触发时间点和第三起始探元；

2、记录第一终止事件311触发的第一终止时间点和第一终止探元、第二终止事件321触发的第二终止时间点和第二终止探元、第三终止时间331触发的第三终止事件和第三终止探元；

优选地，通过第一起始探元和第一终止探元以及第一触发时间点和第一终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第一预设事件31的成像数据。同样地，通过第二起始探元、第二终止探元、第二触发时间点和第二终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第二设事件32的成像数据。通过第三起始探元、第三终止探元、第三触发时间点和第三终止时间点，能够获得传感器2输出成像数据中符合第三设事件33的成像数据。通过以上设置方式，飞行平台1不仅能够对单一地对第一预设事件311、第二预设事件32或第三预设事件33进行成像，还能够通过标记对应的预设事件触发和终止的时间点和探元来对第一预设事件31、第二预设事件32或第三预设事件33同时成像。

优选地，基于上述的起始时间点、终止时间点、起始探元以及终止探元对成像数据进行分类。例如，触发第一预设事件31的情况下，计算载荷11或者计算终端4记录传感器2内开始成像的第一起始时间和第一起始探元，在第一终止事件触发的情况下，计算载荷11或者计算终端4记录第一终止探元和第一终止时间，从而传感器2中位于同一线列，并且处于第一起始探元和第一终止探元之间的所有探元对第一预设事件31成像，获取第一成像数据5。通过对第一起始时间和第一终止时间的计算得到第一成像数据5的成像时间用于后续步骤进行实时校正。

根据一个优选实施方式，飞行平台1以至少一排传感器2的探元21线阵的排列方向进行推扫成像，如图4所示。飞行平台1以夹角α为0°控制传感器2进行推扫成像。通过该设置方式，能够使得位于同一线阵的不同的探元21，对同一场景单元进行顺序成像，如图5所示。图5中的A、B、C、D、E为同一个探元21对同一场景按时间顺序成像的像元。优选地，时间顺序指的是按时间由先到后。A指的是同一场景中的第一区域。B指的是同一场景中的与第一区域相邻的第二区域。C指的是同一场中与第二区域相邻的第三区域。D指的是同一场景中与第三区域相邻的第四区域。E指的是同以场景中与第四区域相邻的第五区域。如图5所示，图5中每列都有A、B、C、D、E，同一列的A、B、C、D、E表示的是同一探元21所成像的像元列，同一行的多个A或者多个B或者多个C为不同的探元21所成像的像元。

优选地，至少一排传感器2的探元21线阵的排列方向以既不平行也不垂直飞行平台1的沿轨向的方式限定夹角α。优选地，传感器2的至少一个夹角α不为0°的探元21线阵列能够转动。转动后夹角α不为0°和90°，即探元21线阵的排列方向以既不平行也不垂直飞行平台1的沿轨向。通过该设置方式进行推扫成像，能够在相对夹角α为0°的探元21线阵成像之前使得传感器2大范围地对场景进行成像，并最大概率地触发第一预设事件31、第二预设事件32和第三预设事件33，能够提前获取定标场景的实时信息，从而为接下来的定标成像提供第一预设事件31、第二预设事件32和第三预设事件33的触发信息。而且，在相对夹角α为0°的探元21线阵成像的同时，大范围的对定标场景成像能够实时地获取定标场景的动态变化，从而为后续校正模块9提供定标场景辐射特性动态变化的均值和均方差，并基于定标场景的辐射均值和均方差来估计像元对应的校正增益和偏置。

优选地，预定标处理模块8响应计算载荷11和/或计算终端4的指令对成像数据进行预定标处理。优选地，计算载荷11和/或计算终端4根据预设事件3的终止，向预定标处理模块8发送处理指令。优选地，预定标处理模块8基于至少包括第一成像数据5、第二成像数据6以及第三成像数据7的成像数据生成初始图像。优选地，初始图像如图5所示。初始图像是以探元21生成的像元为单位的。例如，夹角α为0°探元21线列的第一个探元在沿飞行平台1的飞行方向第一次成像采样生成A像元。第一个探元在第二次成像采样生成B像元，第二个探元在第二次采样生成A像元。第一个探元在第三次采样生成C像元，第二个探元在第三次采样生成B像元，第三个探元在第三次采样生成A像元。

优选地，预定标处理模块8基于初始图像进行去噪处理。优选地，初始图像是由每列的探元21的像元构成，初始图像中的A、B、C、D、E斜向排列。由于每一列的像元为不同探元21的成像，而不同的探元21响应函数不同，并且由于定标场景动态辐射特性，因此初始图像中的每列的像元A不同，导致初始图像出现斜线的条纹噪声。优选地，去噪处理即将初始图像的图像数据通过低通滤波器，去除低频的噪声。优选地，低通滤波器可以是指数低通滤波器。通过该设置方式，初始图像经过傅里叶变换，得到其频域的频谱，利用低通滤波器将低频的噪声分量滤出后得到初始图像的高频分量，通过对高频分量进行放大，能够增强初始图像中，同一场景单元成像的像元所构成的斜向直线的细节。

优选地，预定标处理模块8基于去噪和增强后的初始图像内每个像元的灰度值进行移位。优选地，由于初始图像中包括斜向排列的多个像元，因此可以根据LSD方法检测多个像元构成的直线。优选地，LSD检测直线的步骤如下：

a、尺度缩放选择1，即表示不进行高斯采样。优选地，由于采样会破坏初始图像之中各个探元21之间非线性响应的关系，从而造成定标的数据无法用于定标或者定标失败。

b、计算每一个像素点的梯度值和梯度方向，并进行伪排序。优选地，梯度值越大，越是显著的边缘点，因此更适合作为种子点。但是由于对梯度值进行完全排序时间开销过大，因此简单的将梯度值划分1024个等级，这1024个等级涵盖了梯度由0～255的变化范围，这种排序是线性时间开销。优选地，种子点从梯度值最高的1024开始依次向下搜索，将相同梯度值的像素点放入同一个链表中，由此得到1024个链表，按梯度值的从小到大的顺序合成一个包含1024个链表的状态表。状态表中的点全部设置为无使用状态。

c、将梯度值小于p的点设置为可使用状态，并取出状态表中梯度值最大的点，并为起始点，向周围在角度容忍度内的方向进行搜索。优选地，向周围在角度容忍度内的方向搜索，即是根据梯度角方向相似的方向进行搜索，从而进行区域扩散。优选地，对扩散后的区域进行矩形拟合，生成矩形R。优选地，p可以是所有梯度值的期望，或者可以手动设定。优选地，梯度值小于p的点往往出现在平滑区域，或者仅仅是低频的噪声，会严重影响直线角度的计算。因此在LSD中，梯度幅值小于p的像素点将被拒绝参与到矩形R的构建中。优选地，对扩散后的区域进行矩形拟合实质是像素点数据灰度值的移动过程，并不是数据点的采样。

d、判断矩形R内的同性点的密度是否满足阈值F。优选地，若不满足，则截断矩形R，变为多个满足阈值D的矩形框。优选地，阈值F可以是传感器2中实际参与成像探元21的个数的三分之一来设定，这样可以剔除长度较短直线。

通过以上设置方式，可以检测出初始图像中相同像元构成的斜线矩形R，并且还可以获得斜线与飞行平台沿轨向的之间的夹角α。

优选地，预定标处理模块8根据夹角α以及如下公式对直线检测后的初始图像进行处理，以使得初始图像中的同一行的像元为不同探元21对同一场景单元的成像，同一列的像元为同一探元21的成像，如图6所示。公式如下：

其中，DN为按图像行存储的一维初始图像的灰度数据，DN[m+n·t]表示初始图像中第m行第n列出图像的灰度值。t表示参与成像的探元21的数量。K₁＝tanα，K₂＝tan(90°-α)。

优选地，校正模块9响应计算载荷11和/或计算终端4的指令对预标处理的成像数据进行校正。优选地，校正模块9基于地面场景在预设事件的持续时间内的动态特征变化的程度和速度对预定标处理后的成像数据进行实时校正。优选地，校正模块9判断地面场景在预设事件的持续时间内的动态特征变化程度是否超过第一阈值。优选地，持续时间指的是线阵探元21对预设事件3的成像时间。优选地，第一阈值指的是用于相对辐射定标的场景，在成像时间段内其反射率的变化程度或者变化率为2％或者是5％。优选地，在动态特征变化程度未超过第一阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。优选地，在变化率不超过2％的情况下，可以近似地认为每个探元21输出的信号的统计平均值是恒定的。输入到探元21的信号的统计方差都是平等的。因此可以采用线性校正模型来进行校正。线性校正模型为：

其中，n为线性校正模型迭代的次数。X_i(n)为第i个探元21的原始输出。Y_i(n)为校正后的输出值。校正模型乘数项，即增益。/>为校正模型的常数项，即偏置。优选地，可以利用地面场景的均方差来估计像元的校正模型的乘数项。利用地面场景的均值和均方差来估计像元的校正模型的常数项。优选地，令a_i(n)为成像场景的均方差，β_i(n)为成像场景的均值。公式如下：

通过如上两个迭代公式，能够对预定标处理后的成像数据进行实时校正，并且利用线性模型进行校正，算法简单且算法复杂对较低，能够自适应地根据定标场景的动态变化自适应地调整定标系数。

优选地，在动态特征变化程度超过第一阈值的情况下，对预设事件的持续时间按照以第一单位时间进行分段。优选地，利用微分的思想方法，对定标场景的动态特征变化程度超过第一阈值的成像时间段进行细分，寻找该时间段内动态特征变化程度未超过第一阈值的至少一个第一时间集合。优选地，第一时间集合内包含多个彼此邻接的第一单位时间，即多个第一单位时间是连续的、无断开的。优选地，判断第一时间集合内第一单位时间的数量与第一时间集合内的动态特征变化程度的比值是否满足第二阈值。优选地，第二阈值为1024个像素点的成像时间与该成像时间内场景的动态特征变化程度为5％的比值。优选地，如果超过该比值则认为每个探元21输出的信号的统计平均值不是恒定的，无法进行实时地校正。优选地，在第一时间集合内第一单位时间的数量与第一时间集合内的动态特征变化程度的比值满足第二阈值的情况下，认为每个探元21输出的信号的统计平均值近似恒定，可以利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正。通过该设置方式，利用微分地思想原理，能够尽可能的寻找到在成像时间段内符合探元21输出信号的统计均值和方差近似不变的时间段，并以该时间段内的定标场景的均值和方差来构建线性校正模型。事实上，在实际相对辐射定标时，大部分的定标场景的辐射特性都是缓慢变化的，或者在某一时间段内是缓慢变化的，通过定标场景的这一特性可以在所有探元21成像的时间段内，实时地校正定标时的残差，提高定标数据的精确度。

优选地，在校正模块9校正之后，计算载荷11和/或计算终端4基于实时校正后的成像数据，利用直方图规定化计算分别得到第一成像数据5的第一定标数据参数5a、第二成像数据6的第二定标数据参数6a以及第三成像数据7的第三定标数据参数7a。优选地，采用基于探元直方图规定化来解算定标参数，其处理流程如下：

1、根据以上处理后的初始图像依据如下公式建立各个探元的累积概率分布函数，选择所要探元的累积概率分布函数作为理想参考累积概率分布函数。公式如下：

其中，k为探元成像灰度级别。pn(k)为当探元灰度等级为k时像素的个数。dpn(i)为第j个探元成像所有像素个数。

2、以理想参考累积概率分布函数为基准对每个探员的累积概率分布函数按下列公式进行直方图规定化处理，获得各个探元的相对辐射定标参数。公式如下：

f_(k-x)≤f_(k)≤f_(k+y)

其中，x,y取值范围为[2^bits-1]，bits为传感器2获得传感器图像的量化单位。通过以上算法，能够较好的反映出每个探元21之间的辐射响应差异，并且应用相应的相对辐射定标参数后的整体列值分布变化均匀地符合实际场景变化的规律、CCD抽头间的辐射亮度差异。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种辐射定标的校正***，至少包括飞行平台(1)、传感器(2)和/或地面基站，其特征在于，在飞行平台(1)利用均匀场景进行辐射定标的情况下，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)配置为：

以所述飞行平台(1)的沿轨向相对所述传感器(2)的探元(21)线阵排列方向呈夹角α的方式进行推扫成像采集地面场景的成像数据，并基于所述成像数据进行预定标处理，其中，

基于所述飞行平台(1)采集所述均匀场景成像数据的持续时间内的动态特征变化的程度对预定标处理后的成像数据进行实时校正；

判断所述地面场景在预设事件(3)的持续时间内的动态特征变化程度是否超过第一阈值；

所述动态特征变化程度未超过第一阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正；

所述动态特征变化程度超过第一阈值且第一时间集合内第一单位时间的数量与所述第一时间集合内的所述动态特征变化程度的比值满足第二阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标处理的成像数据进行实时校正，其中，寻找所述动态特征变化程度未超过第一阈值且由连续的第一单位时间构成的至少一个所述第一时间集合。

2.根据权利要求1所述的校正***，其特征在于，在进行推扫成像采集地面场景的成像数据的过程中，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)配置为：

基于所述预设事件(3)的触发记录所述预设事件(3)的触发时间点、起始探元、终止时间点和终止探元，其中，

所述预设事件(3)至少包括基于其他飞行平台(1)发送的信息以及先验知识构建的符合高反射场景的第一预设事件(31)、符合中等反射场景的第二预设事件(32)以及符合低反射场景的第三预设事件(33)。

3.根据权利要求2所述的校正***，其特征在于，所述第一预设事件(31)至少包括用于终止对所述第一预设事件(31)成像的第一终止事件(311)，所述第二预设事件(32)至少包括用于终止对所述第二预设事件(32)成像的第二终止事件(321)，所述第三预设事件(33)至少包括用于终止对所述第三预设事件(33)成像的第三终止事件(331)。

4.根据权利要求3所述的校正***，其特征在于，在所述第一预设事件(31)、第二预设事件(32)、第三预设事件(33)中的至少一个触发的情况下，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)配置为：

记录所述第一预设事件(31)触发的第一触发时间点和第一起始探元、第二预设事件(32)触发的第二触发时间点和第二起始探元以及第三预设事件(33)触发的第三触发时间点和第三起始探元；

记录第一终止事件(311)触发的第一终止时间点和第一终止探元、第二终止事件(321)触发的第二终止时间点和第二终止探元、第三终止事件(331)触发的第三终止时间和第三终止探元；

对所述成像数据进行分类以形成响应动态范围内高反射场景的第一成像数据(5)、中等反射场景的第二成像数据(6)以及低反射场景的第三成像数据(7)。

5.根据权利要求4所述的校正***，其特征在于，在所述飞行平台(1)触发所述预设事件(3)进行记录之前，

所述飞行平台(1)以至少一排所述传感器(2)的探元(21)线阵的排列方向进行推扫成像，从而使得不同的探元(21)对同一场景单元进行顺序成像；

在所述飞行平台(1)触发所述预设事件(3)之后，所述飞行平台(1)以至少一排所述探元(21)线阵的排列方向以既不平行也不垂直所述飞行平台(1)的沿轨向的方式限定所述夹角α进行推扫成像。

6.根据权利要求5所述的校正***，其特征在于，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)配置为执行如下步骤进行预定标处理：

基于至少包括所述第一成像数据(5)、第二成像数据(6)以及第三成像数据(7)的成像数据构建以所述探元(21)生成的像元为单位的初始图像；

基于所述初始图像进行去噪处理，并以所述像元为单位进行高频放大以增强所述初始图像中对同一场景单元成像的像元构成的直线的细节；

基于去噪和增强后的每个像元的灰度值进行移位以使得所述初始图像中的同一行的像元为不同所述探元(21)对同一场景单元的成像，同一列的像元为同一所述探元(21)的成像。

7.根据权利要求1所述的校正***，其特征在于，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)配置为：利用所述地面场景的均方差来估计像元的校正模型的乘数项，利用所述地面场景的均值和均方差来估计所述像元的校正模型的常数项。

8.根据权利要求1所述的校正***，其特征在于，在所述动态特征变化程度超过第一阈值的情况下，所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)执行以下步骤：

对所述预设事件(3)的持续时间按照以第一单位时间进行分段；

判断所述第一时间集合内第一单位时间的数量与所述第一时间集合内的所述动态特征变化程度的比值是否满足第二阈值。

9.根据权利要求8所述的校正***，其特征在于，在所述飞行平台(1)的计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)对预定标处理后的成像数据进行实时校正后，所述计算载荷(11)和/或地面基站的计算终端(4)基于实时校正后得到的成像数据利用直方图规定化计算得到第一成像数据(5)的第一定标数据参数(5a)、第二成像数据(6)的第二定标数据参数(6a)以及第三成像数据(7)的第三定标数据参数(7a)。

10.一种辐射定标的校正方法，其特征在于，在飞行平台(1)利用均匀场景进行辐射定标的情况下，以所述飞行平台(1)的沿轨向相对传感器(2)的探元(21)线阵排列方向呈夹角α的方式进行推扫成像采集地面场景的成像数据，并基于所述成像数据进行预定标处理，其中，

基于所述飞行平台(1)采集所述均匀场景成像数据的持续时间内的动态特征变化的程度对预定标处理后的成像数据进行实时校正；

判断所述地面场景在预设事件(3)的持续时间内的动态特征变化程度是否超过第一阈值；

所述动态特征变化程度未超过第一阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标的成像数据进行实时校正；

所述动态特征变化程度超过第一阈值且第一时间集合内第一单位时间的数量与所述第一时间集合内的所述动态特征变化程度的比值满足第二阈值的情况下，利用线性校正模型来对预定标处理的成像数据进行实时校正，其中，寻找所述动态特征变化程度未超过第一阈值且由连续的第一单位时间构成的至少一个所述第一时间集合。