一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法与流程

1.本技术涉及航天光学遥感影像处理技术领域，尤其涉及一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法。


背景技术：

2.光学遥感卫星相机一般采用多个全色多光谱tdiccd进行反射镜拼接，而ccd反射镜拼接是利用分光反射镜将像平面分割成空间分离的多个像面，可在各个像平面交错布置多个ccd，并使交错相邻两片ccd边界处像元满足重叠要求，形成等效的大视场探测器。但是，采用反射镜拼接方法在搭接区会产生渐晕现象，使得搭接区的辐射能量呈逐渐下降趋势，像元之间的辐射响应一致性显著下降，形成搭接区条带噪声，进而影响遥感卫星影像。因此，为了避免搭接区条带噪声对光学遥感卫星影像的影响，需要对遥感卫星进行辐射校正。
3.目前，常见了解决搭接区条带噪声的方法包括查表法、逐行扫描法和函数逼近法等方法。参见申请号2017106446289《一种基于大数据统计的遥感卫星相对辐射定标处理方法》的专利介绍了一种基于查表法对0级数据进行相对辐射校正的方法，该方法的具体过程为：采用遥感卫星0及条带数据全统计的方法，对数据进行直方图统计，然后根据直方图统计，进行概率的解算，并对dn值为0和dn值为最大量化值进行边界处理，再对直方图和统计概率进行匹配，形成查找表；根据查找表对0级数据进行相对辐射校正。但是，该专利中所介绍的方法是统计一段时间内每个探元的归一化直方图，将所有非搭接区的探元直方图加和并归一化作为期望直方图。搭接区和非搭接区的每个探元的直方图均与期望直方图进行匹配，生成查找表。统计周期一般为两个月。用第n
‑
1月上半月至第n月下半月两个月的0级数据作为统计样本进行直方图统计和匹配，计算处的灰度查找表用来校正第n月上半月的数据；用第n
‑
1月下半月至第n+1月上半月2个月的0级数据作为统计样本进行直方图统计和匹配，计算出的灰度查找表用来校正第n月下半月的数据；以此类推。对于探测器成像状态缓慢变化，不存在震荡性跳变的情况下，该方法校正效果良好。但当探测器成像状态在统计周期时间内出现一定频率的跳变时，生成的查找表对这些探测器状态发生跳变时采集的影像的校正效果较差。


技术实现要素：

4.本技术解决的技术问题是：针对现有技术中对探测器状态发生跳变时所采集的影像的校正效果较差。本技术提供了一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法，本技术实施例所提供的方案中，当根据预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行辐射校正所得到初始校正后的影像中搭接区存在条带噪声时，通过调整预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求，然后再根据调整后的起始时间、结束时间和统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像，即本技术实施例所提供的方案中，通
过校正后的影像中搭接区信息来动态调整统计的预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，避免当探测器成像状态在统计周期时间内出现一定频率的跳变时，生成的查找表对这些探测器状态发生跳变时采集的影像的校正效果较差的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法，该方法包括：
6.根据预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期采集0级数据作为第n月对应的统计样本，根据所述统计样本进行直方图统计和匹配得到第一灰度查找表，并根据所述第一灰度查找表对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到初始校正后的影像，其中，n[1,12]；
[0007]
判断所述初始校正后的影像中搭接区是否存在条带噪声；
[0008]
若存在，则调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求；
[0009]
根据所述调整后的起始时间、结束时间和统计周期对第n月对应的所述遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像。
[0010]
本技术实施例所提供的方案中，当根据预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行辐射校正所得到初始校正后的影像中搭接区存在条带噪声时，通过调整预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求，然后再根据调整后的起始时间、结束时间和统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像，即本技术实施例所提供的方案中，通过校正后的影像中搭接区信息来动态调整统计的预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，避免当探测器成像状态在统计周期时间内出现一定频率的跳变时，生成的查找表对这些探测器状态发生跳变时采集的影像的校正效果较差的问题。
[0011]
可选地，根据预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期采集0级数据作为第n月对应的统计样本，包括：
[0012]
采集第n
‑
1月上半月与至第n月下半月两个月的0级数据作为所述第n月上半月的统计样本；
[0013]
采集第n
‑
1月下半月至第n+1月上半月两个月的0级数据作为所述第n月下半月的统计样本。
[0014]
可选地，调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求，包括：
[0015]
保持所述预设统计周期不变，调整所述预设起始时间和预设结束时间，根据调整后的起始时间和结束时间进行重新采集统计样本，根据重新采集的统计样本重新计算得到第二灰度查找表，根据所述第二灰度查找表对影像进行相对辐射校正得到校正后的影像，根据校正效果确定探测器跳变方向，直到根据所述第二灰度查找表确定出的校正效果满足所述预设需求为止，确定最后一次调整后的起始时间和结束时间；
[0016]
根据所述探测器跳变方向以及预设的调整步长调整所述预设统计周期，根据调整后的统计周期重新计算得到第三灰度查找表，直到根据所述第三灰度查找表确定出的校正效果满足所述预设需求为止，确定最后一次调整后的统计周期。
[0017]
可选地，保持所述预设统计周期不变，调整所述预设起始时间和预设结束时间，包
括：
[0018]
保持所述预设统计周期不变，根据预设调整步将所述预设起始时间和所述预设结束时间前移或后移。
[0019]
可选地，若将所述预设起始时间和所述预设结束时间后移，根据所述第二灰度查找表确定探测器跳变方向，包括：
[0020]
根据所述第二灰度查找表对所述遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像，将所述校正后的影像与所述遥感卫星影像进行比较确定出校正效果；
[0021]
根据所述校正效果判断所述校正后的影像的质量是否高于所述遥感卫星影像的质量；
[0022]
若是，则所述探测器跳变方向为向后跳变，否则，所述探测器跳变方向为向前跳变。
[0023]
可选地，根据所述探测器跳变方向以及预设的调整步长调整所述预设统计周期，包括：
[0024]
若所述探测器跳变方向为向后跳变，保持所述最后一次调整后的起始时间不变，根据所述预设的调整步长后移所述最后一次调整后的结束时间调整所述预设统计周期。
附图说明
[0025]
图1为本技术实施例所提供的一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法的流程示意图；
[0026]
图2为本技术实施例所提供的一种调整预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期的流程示意图；
[0027]
图3a为本技术实施例所提供的一种现有辐射校正后的遥感卫星影像；
[0028]
图3b为本技术实施例所提供一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正后的遥感卫星影像；
[0029]
图4a为本技术实施例所提供的一种现有辐射校正后的遥感卫星影像；
[0030]
图4b为本技术实施例所提供的一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正后的遥感卫星影像。
具体实施方式
[0031]
本技术实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0032]
以下结合说明书附图对本技术实施例所提供的一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图1所示)：
[0033]
步骤101，根据预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期采集0级数据作为第n月对应的统计样本，根据所述统计样本进行直方图统计和匹配得到第一灰度查找表，并根据所述第一灰度查找表对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到初始校正后的影像，其中，n[1,12]。
[0034]
具体的，在本技术实施例所提供的方案中，根据预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期采集0级数据作为第n月对应的统计样本的方式有多种，下面以其中一种为例进行说明。
[0035]
在一种可能实现的方式中，根据预设起始时间、预设结束时间以及预设统计周期采集0级数据作为第n月对应的统计样本，包括：采集第n
‑
1月上半月与至第n月下半月两个月的0级数据作为所述第n月上半月的统计样本；采集第n
‑
1月下半月至第n+1月上半月两个月的0级数据作为所述第n月下半月的统计样本。
[0036]
具体的，以第n
‑
1月上半月至第n月下半月两个月的0级数据作为统计样本进行直方图统计和匹配，计算出的灰度查找表用来校正第n月上半月的数据；用第n
‑
1月下半月至第n+1月上半月2个月的0级数据作为统计样本进行直方图统计和匹配，计算出的灰度查找表用来校正第n月下半月的数据，以此类推。若n为1，则第n
‑
1表示前一年第12月。
[0037]
步骤102，判断所述初始校正后的影像中搭接区是否存在条带噪声。
[0038]
具体的，根据所述第一灰度查找表对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到初始校正后的影像之后，还需要判断初始校正后的影像中搭接区是否存在条带噪声。在本技术实施例所提供的方案中，判断搭接区存在条带噪声的方式有多种，例如，判断搭接区是否存在暗条纹。
[0039]
步骤103，若存在，则调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求。
[0040]
在本技术实施例所提供的方案中，若搭接区存在条带噪声，则调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期。具体的，调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期的方式有多种，下面以其中一种为例进行说明。
[0041]
在一种可能实现的方式中，调整所述预设起始时间、所述预设结束时间和所述预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求，包括：
[0042]
保持所述预设统计周期不变，调整所述预设起始时间和预设结束时间，根据调整后的起始时间和结束时间进行重新采集统计样本，根据重新采集的统计样本重新计算得到第二灰度查找表，根据所述第二灰度查找表对影像进行相对辐射校正得到校正后的影像，根据校正效果确定探测器跳变方向，直到根据所述第二灰度查找表确定出的校正效果满足所述预设需求为止，确定最后一次调整后的起始时间和结束时间；
[0043]
根据所述探测器跳变方向以及预设的调整步长调整所述预设统计周期，根据调整后的统计周期重新计算得到第三灰度查找表，直到根据所述第三灰度查找表确定出的校正效果满足所述预设需求为止，确定最后一次调整后的统计周期。
[0044]
进一步，在一种可能实现的方式中，保持所述预设统计周期不变，调整所述预设起始时间和预设结束时间，包括：保持所述预设统计周期不变，根据预设调整步将所述预设起始时间和所述预设结束时间前移或后移。
[0045]
进一步，在一种可能实现的方式中，若将所述预设起始时间和所述预设结束时间后移，根据所述第二灰度查找表确定探测器跳变方向，包括：
[0046]
根据所述第二灰度查找表对所述遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像，将所述校正后的影像与所述遥感卫星影像进行比较确定出校正效果；
[0047]
根据所述校正效果判断所述校正后的影像的质量是否高于所述遥感卫星影像的
质量；
[0048]
若是，则所述探测器跳变方向为向后跳变，否则，所述探测器跳变方向为向前跳变。
[0049]
进一步，在一种可能实现的方式中，根据所述探测器跳变方向以及预设的调整步长调整所述预设统计周期，包括：
[0050]
若所述探测器跳变方向为向后跳变，保持所述最后一次调整后的起始时间不变，根据所述预设的调整步长后移所述最后一次调整后的结束时间调整所述预设统计周期。
[0051]
为了便于理解上述预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期的调整过程，下面对其调整过程进行简要介绍，参见图2，具体步骤如下所示：
[0052]
第一步：样本权重优化配置。当辐射校正后的影像搭接区出现条带噪声时，先保持统计周期不变，前移或后移统计起始日期和结束日期，判断状态的跳变方向。如果后移统计起始日期和结束日期生成的灰度查找表校正效果好，则状态是向后跳变；反之，则状态是向前跳变。选出一组校正效果最佳的统计起始日期和结束日期，记为[t
s
,t
e
]。以向后跳变为例进行技术方案说明。
[0053]
第二步：样本权重与样本数量优化配置。第一步中已经判断出状态是向后跳变，则向后延统计结束日期，[t
s
,t
e
+15]、[t
s
,t
e
+30]、[t
s
,t
e
+45]
……
。选出一组校正效果最佳的统计起始日期和结束日期[t
s
,t
e
+n]，作为最终的统计周期。
[0054]
步骤104，根据所述调整后的起始时间、结束时间和统计周期对第n月对应的所述遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像。
[0055]
进一步，为了便于理解本技术实施例所提供的方案的效果，下面以高景一号01星数据为例对其进行说明。
[0056]
例如，高景一号01星2019年5月
‑
7月成像的数据中，有165景数据辐射校正后影像搭接区存在暗条纹。验证数据选取这165景问题数据以及此段时间内成像的100景优质数据。参见图3a，为本技术实施例所提供的一种现有辐射校正后的遥感卫星影像；参见图3b，为本技术实施例提供的一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正后的遥感卫星影像。
[0057]
根据图3a和图3b可知，通过本技术实施例所提供的方案对165景搭接区存在条带噪声的影像进行处理后，约75％的影像辐射条带噪声完全去除，约24％的影像搭接区条带噪声明显减轻，1％的影像搭接区条带噪声略有减轻；100景优质影像中，所有影像质量均未下降。即根据图3a和图3b可知，而采用现有辐射校正方法对遥感卫星进行校正处理时，全色影像搭接区会偶发条带噪声；采用本技术实施例所提供的方案，可减轻甚至去除搭接区条带噪声，且原本优质影像均无质量下降，故，本技术实施例所提供的方案可有效减轻甚至去除全色影像搭接区条带噪声。
[0058]
例如，高景一号01星9、10月份成像的数据中，有20景影像近红外波段第一片片内两抽头间存在色差。验证数据选取此20景影像数据以及此段时间内成像的20景优质影像。参见图4a，为本技术实施例所提供的一种现有辐射校正后的遥感卫星影像；参见图4b，为本技术实施例提供的一种基于统计样本定权的光学遥感卫星相对辐射校正后的遥感卫星影像。
[0059]
根据图4a和图4b可知，通过本技术实施例所提供的方案对20景遥感卫星影像进行
辐射校正处理得到校正后的影像，其中，20景中有18景色差完全去除，2景色差明显减轻。20景优质影像均无质量下降。即根据图4a和图4b可知，采用现有辐射校正方法对遥感卫星进行校正处理时，影像会偶发片间或片内抽头间色差；采用本专利技术，可减轻甚至去除片间或片内抽头间色差，且原本优质影像均无质量下降。采用本技术实施例所提供的方案，可有效减轻甚至去除全色多光谱影像片间或片内抽头间色差。
[0060]
本技术实施例所提供的方案中，当根据预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行辐射校正所得到初始校正后的影像中搭接区存在条带噪声时，通过调整预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，直到调整后的起始时间、结束时间和统计周期满足预设需求，然后再根据调整后的起始时间、结束时间和统计周期对第n月对应的遥感卫星影像进行校正得到校正后的影像，即本技术实施例所提供的方案中，通过校正后的影像中搭接区信息来动态调整统计的预设起始时间、预设结束时间和预设统计周期，避免当探测器成像状态在统计周期时间内出现一定频率的跳变时，生成的查找表对这些探测器状态发生跳变时采集的影像的校正效果较差的问题。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。