辐射定标
定标是将传感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。遥感器定标就是建立遥感器每个探测器输出值与该探测器对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系，建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应的视场中辐射亮度值之间的定量关系。辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程，主要有反射率法、辐照度法和辐亮度法。
主题关键词： 遥感辐射定标
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低轨高分辨率遥感卫星姿态机动对月定标方法
摘要：月球作为光谱特性稳定、光强在探测器动态范围内的理想定标源，利用月球进行卫星在轨对月定标是提高辐射定标效率、监测探测器成像稳定性的重要手段之一。针对低轨高分辨率遥感卫星，提出了一种姿态机动对月定标方法，包括对月定标时机选择、对月定标卫星姿态规划以及载荷成像参数选取等技术。并基于某在轨运行的低轨光学遥感卫星成功开展了15次对月定标实验，卫星姿态角速度为0.06（°）/s，载荷积分时间为0.293 8 ms，月相角覆盖-79.872°~89.236°。实验结果表明，卫星姿态实际执行情况符合设计的对月定标卫星姿态规划流程，且该对月定标方法具有很高的观测效率，仅耗时1 500 s，不会影响卫星正常的对地观测任务；地面获取的15幅月球图像纹理清晰、稳定，对月空间分辨率优于1.18 km，图像DN值分布层次感较好；计算得出的月球辐照度分布趋势与国际上ROLO（Robotic Lunar Observatory）模型公布的趋势一致。实验结果验证了提出的对月定标方法的正确性及合理性，同时实现了中国首次低轨高分辨率遥感卫星姿态机动对月球多月相角观测，可为长期监测卫星探测器的成像稳定性和大量积累对月定标数据、建立中国自主可控的月球辐射模型提供可靠依据。关键词：低轨卫星;高分辨率;姿态机动;对月定标;月球辐射模型623|1714|8<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-09-28FY-3C MERSI太阳反射波段的交叉定标
摘要：为了实现中分辨率光谱成像仪（Medium Resolution Spectral Imager，MERSI）太阳反射波段的星上绝对辐射定标，本文采用国际通用的6个北非沙漠目标即伪不变目标，以高质量的SeaWiFS数据为参考，对FY-3C MERSI数据进行交叉定标。首先利用高质量的SeaWiFS数据构建天顶双向反射分布函数模型；其次，构建两个传感器的参数化光谱匹配因子；最后，基于前两部分工作进行交叉定标。本文构建的天顶反射模型可以准确地表达伪不变目标的天顶反射率，波段预测误差基本都在3%之内；考虑观测几何条件和吸收气体含量的参数化光谱匹配因子可以有效地预测MERSI的天顶反射率；交叉定标结果的时间序列十分稳定且无明显趋势，与伪不变目标的天顶辐射信号长期稳定且规律性变化的特点相一致，与L1定标结果存在一个系统偏差。该方法充分考虑和解决了交叉定标研究中轨道漂移、观测几何条件和光谱响应差异带来的不确定性问题，能够对卫星辐射性能进行有效的在轨监测和订正。关键词：光谱成像仪;交叉定标;光谱匹配因子;双向反射分布函数530|638|3<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-13地基大口径红外光电系统的联合辐射定标
摘要：考虑标准红外星定标方法无法测定地基大口径红外光电系统像元级的辐射响应度，进而导致对系统存在的非均匀性现象适应能力差的问题，提出了基于标准红外星与小口径黑体的联合辐射定标方法。该方法以标准红外星为外定标参考源，测定全光路系统的辐射响应度；以小口径黑体为内定标参考源，测定半光路系统像元级的辐射响应度；最后，结合内、外定标结果推算前端光学系统透过率，进而实现系统的全光路像元级辐射响应度定标。开展了自然星红外辐射特性测量实验，并与标准红外星定标方法进行了对比。结果显示：提出方法获得的目标最大反演误差为15.89%，而标准红外星定标方法在最理想情况下获得的最大反演误差为15.92%，表明提出方法的定标精度高于标准红外星定标方法。另外，提出方法能够测定全光路系统像元级的辐射响应度，克服了系统响应非均匀性的影响，进而提高了红外探测器的焦平面利用率，弥补了标准红外星定标方法的应用缺陷。关键词：红外光电系统;联合辐射定标;标准红外星;小口径黑体;红外辐射特性634|1206|2<HTML><网络PDF>更新时间：2020-08-13自校准型光谱辐亮度标准光源
摘要：针对高精度空间光学定量遥感的需求，研制了一种采用数字微镜器件的自校准型光谱辐亮度标准光源。该光源具有两种工作模式：在窄带工作模式下，由Gershun管辐射计和CAS光谱辐射计自校准；在宽带工作模式下，作为光谱辐亮度标准光源用于地面或空间遥感仪器的光谱辐亮度响应度定标。以光谱辐照度标准光源和Spectralon标准漫反射板组成光谱辐亮度标准光源为CAS光谱辐射计定标，测得自校准光源的光谱辐亮度。又以标准探测器定标的Gershun管辐射计测量自校准光源，采用迭代法得到自校准光源的光谱辐亮度。窄带模式下两种不同定标方法对自校准光源的光谱辐亮度测量结果在测量不确定度允许范围内一致。不确定度分析显示：基于标准光源和基于标准探测器的自校准光源光谱辐亮度测量不确定度分别为1.41%~2.09%和1.28%~1.61%。实验及不确定度分析结果表明，该光源可以满足高精度空间光学定量遥感的使用要求。关键词：辐射度学;光学遥感;辐射定标;光源;数字微镜器件(DMD)491|897|4<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-07复合面阵CCD摄影相机的实验室辐射定标
摘要：为消除复合面阵CCD摄影相机全像面辐射定标时存在的严重渐晕现象和解决多片CCD之间相对定标目标值选取困难的问题，提出了一种适用于多片CCD的实验室辐射定标方法。该方法对每个像素进行暗信号标定后，修正渐晕区的像素灰度值，通过选取合适的全像面相对定标目标灰度值，最终实现对复合面阵CCD摄影相机的辐射定标。通过分析渐晕区的灰度分布特征，提出了适用于所有曝光时间和辐亮度下的灰度修正方法。分别计算每片CCD灰度值与输入辐亮度之间的多项式拟合系数，选取全局拟合误差最小的一组系数计算对应辐亮度下相对定标目标的灰度值。通过本方法辐射定标后，复合面阵CCD摄影相机的全像面非均匀性由大于20%降至优于2%，绝对定标精度为4.23%。该结果表明本文提出的辐射定标方法适用于多片面阵CCD的辐射定标，定标精度满足航空相机的辐射定标需求。关键词：辐射定标;非均匀性;渐晕;复合面阵CCD615|575|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-07极紫外波段空间相机的辐射定标
摘要：考虑极紫外波段空间相机尚无合适的辐射定标方法和装置,本文提出了适用于该波段的小目标成像辐射定标方法并基于该方法在实验室建立了辐射定标装置。提出的标定方法首先使用标准传递探测器标定小目标的辐射亮度;然后,用待定标相机中心视场对该小目标成像,获得中心视场部分的辐射强度响应度;最后,通过调整转动结构使不同视场对该小目标成像,得到不同区域的辐射强度响应度。构建的辐射定标装置由光源系统、标准传递探测器、真空罐及四维运动转台等组成。光源系统包括空心阴极光源、极紫外掠入射单色仪、准直反射镜,能够出射工作波段的准直光束;标准传递探测器标定出光束照度并计算得到小目标的辐射强度;运动平台使相机能够以不同视场角对小目标成像,测得不同视场的辐射强度响应度。利用该装置对一台极紫外相机进行了辐射定标实验,并进行了误差源分析。实验结果表明该装置的定标精度优于15%,能够实现整机状态下的辐射定标。关键词：空间相机;辐射定标;小目标成像;标准传递探测器;极紫外波段360|974|0<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-13空间相机在轨成像模式的建立
摘要：提出空间相机在轨成像模式的概念,研究了建立空间相机成像模式的方法。首先,根据太阳高角和地物反射率,使用MODTRAN软件计算相机入瞳前的辐射亮度,分析相机的辐射定标数据,包括每种成像模式的响应度、辐射亮度范围,积分时间关系等。然后,分析相机测摆成像与平飞成像时的积分时间关系,获得相机在各侧摆角下,每种成像模式的辐射亮度范围。最后,依据成像模式的辐射亮度范围和各太阳高角下景物的辐射亮度范围,建立了太阳高角和相机侧摆角组合下的成像模式表。空间相机成像时,依据成像模式表查找对应的成像模式,即可按该模式成像。该方法已多次应用于遥感相机成像实验中,获得了较好的成像效果,图像质量的满意度由65%提高到99.9%。结果表明:依据该方法建立的空间相机成像模式,获得图像效果较好,图像既包含全部景物信息又具有丰富的图像层次。关键词：空间相机;辐射定标;成像模式298|670|0<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-12测绘一号卫星相机的光谱和辐射定标
摘要：对测绘一号卫星相机的各个光谱通道进行了光谱定标和辐射定标以验证其光谱辐射性能是否达到设计指标要求。进行光谱定标时,利用单色仪分光谱扫描波长提供准直单色辐射照明,同时同步采集定标图像数据;然后将图像灰度值与已经过校准的参考标准探测器的输出进行比对和数据处理,得到相机各个谱段的相对光谱响应函数曲线,从而进一步获得各项光谱特性参量。辐射定标时,采用近距离面源法充满相机的孔径和视场进行端对端的绝对和相对辐射定标。星上内定标则采用经老炼和筛选过的发光二极管(LED)作为星上定标光源,对焦平面阵列探测器及其成像电路的状态和辐射响应性能变化进行在轨监测,在必要的情况下予以校正。定标结果显示:测绘一号卫星相机的各项光谱和辐射性能均达到了设计指标要求,经过相对辐射校正后响应非均匀性由1.93%下降到0.22%,相机全色谱段信噪比超过90倍,多光谱各通道信噪比优于180倍;发射后在轨星上内定标数据与发射前实验室测试结果的比对显示相机的辐射响应性能未发生明显变化,暂时无须校正。关键词：测绘相机;光谱定标;辐射定标;星上内定标360|855|0<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-12VIRR/FY-3A分裂窗波段与AIRS/AQUA和IASI/METOP-A数据的交叉辐射定标
摘要：实际应用显示搭载在风云三号A星(FY-3A)上的可见光红外扫描辐射计(VIRR)的两个分裂窗波段(IR4,~10.8 μm;IR5,~12.0 μm)存在定标偏差。本文选择高光谱卷积法,用AQUA卫星搭载的大气红外探空仪(AIRS/AQUA)和METOP-A卫星搭载的干涉式红外大气探测仪(IASI/METOP-A)的观测数据对VIRR/FY-3A的两个分裂窗波段进行交叉辐射定标。根据卫星轨道特点,选择北极地区(60°N~90°N,180°W~180°E)作为研究区域,并选择2010年6月、9月、12月以及2011年3月作为研究时间段。首先,分别将AIRS/AQUA和IASI/METOP-A数据与VIRR/FY-3A的第4波段和第5波段的光谱响应函数进行卷积;对观测数据进行重采样,并基于普朗克黑体辐射公式实现辐射值和亮度温度之间的转换。然后,使用两个相关的匹配条件提取VIRR/FY-3A分别与AIRS/AQUA、IASI/METOP-A在第4波段和第5波段的匹配观测点对。最后,对匹配观测点对进行回归分析,得到交叉辐射定标偏差订正方程的系数。结果表明AIRS/AQUA和IASI/METOP-A的在轨辐射定标非常一致。以AIRS/AQUA和IASI/METOP-A波段的辐射定标为标准,VIRR/FY-3A第4波段的平均定标偏差分别为2.39 K和2.06 K,第5波段的平均定标偏差分别为0.59 K和0.44 K。实验指出定标偏差与亮度温度有关。关键词：可见光红外扫描辐射计/FY-3A;分裂窗波段;大气红外探空仪/AQUA;干涉式红外大气探测仪/METOP-A;交叉辐射定标;高光谱卷积法418|566|0<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-12基于多种亮度稳定目标的FY-3C/中分辨率光谱成像仪的反射太阳波段辐射定标
摘要：分析研究了风云-3C中分辨率光谱成像仪(FY-3C/MERSI)发射一年以来反射太阳波段的辐射定标精度,利用位于全球范围内的沙漠、盐湖等12种亮度稳定目标,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表和大气参数产品和大气辐射传输模型,计算出了卫星过境时刻入瞳处的波段反射率,并将其作为在轨绝对辐射定标精度检验的参考真值,对2014年1月~10月期间,FY-3C/MERSI反射太阳波段的辐射定标精度进行了验证分析。结果表明,FY-3C/MERSI大部分波段在高低端的定标精度大小不一致。有些波段明显呈现高端定标偏差大,低端定标偏差小的特点;有些波段呈现高、低端定标偏差大,中间低的特点。在仪器发射一年以来,波段1~4, 9~11, 15~16和波段19仍能保持5%的定标精度。各波段定标精度的时间变化表明:在整个研究时期内,除蓝光波段和水汽吸收波段,其他波段的定标精度变化幅度基本在5%以内。实验结果显示:使用沙漠及盐湖等多种亮度稳定目标,有效地掌握了更宽动态范围内FY-3C/MERSI的辐射定标精度情况。关键词：辐射定标;风云3C/中分辨率光谱成像仪;稳定目标;太阳波段395|647|0<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-08-12
