[发明专利]3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标系统及方法

说明书

3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标系统及方法，涉及空间光学技术领域，为解决现有可见光空间相机实验室辐射定标难题，由太阳光、漫反射器和光谱辐射计构成的大型辐射定标系统；漫反射器的背部固定漫反射器驱动机构，由驱动控制器控制，驱动漫反射器的俯仰角，使漫反射器随太阳高度角运动，漫反器上有不少于10种光谱反射率等级的漫反射板，驱动机构控制漫反射板切换，利用太阳光形成定标所需的辐射亮度等级。太阳光入射到漫反射器的漫反射板上，形成的漫反射光被空间相机接收，光谱辐射计与空间相机在漫反射器的同一侧，且与漫反射器的中心法线成45度角，同步采集定标图像和光谱辐射亮度，完成辐射定标。本发明具有广泛的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及空间光学技术领域，具体涉及一种3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标系统及方法。

背景技术

随着空间光学遥感器的发展，可见光空间相机的口径逐渐增大到1.5m、2.0m、3.0m、未来将达到10.0m量级，如此大口径可见光空间相机实验室辐射定标方法，通常有两种方法，一是常用的积分球光源定标法，一是采用小口径辐射定标源对大口径空间相机进行辐射定标的琼斯法。采用大口径积分球光源为空间相机实施辐射定标是较为理想的定标方法，积分球光源球体内径一般为积分球开口直径的2.5倍以上，才能满足积分球光源出光口及光源开口面积之和小于积分球内表面面积的5％基本要求，使积分球光源出光口均匀性和余弦特性满足空间相机定标的技术指标要求，目前国内最大的积分球光源直径8m，出光口直径3.2m，电功率80kW，可满足3.0m口径空间光学相机的辐射定标需求。当空间相机口径继续增加，就需要更大口径的积分球光源，需要功率几百千瓦供电电源，例如开口直径4m的积分球光源，需要电功率140kW，而开口6m的积分球光源，需要电功率约为320kW，以满足积分球光源出口辐射亮度需求。导致积分球光源结构庞大，供电功率巨大，制造成本高等难题。另外一种定标方法是琼斯定标法，即采用小口径定标光源为大口径空间相机定标方法，小口径辐射定标源的光学口径一般为空间相机口径的1/3～1/4，且小口径辐射定标光源提供的辐射亮度为积分球光源的6倍～8倍。空间相机为了实现大宽幅成像，焦平面采用多片图像探测器拼接，该方法一次只能对其中的1片至2片探测器定标，即局部视场定标，要覆盖所有探测器定标需要较长的定标时间。

针对上述问题，提出一种3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标方法，该方法采用太阳光、漫反射器和光谱辐射计构成的大型辐射定标系统，可满足3.0m以上口径乃至10m口径的空间光学相机的辐射定标。

发明内容

本发明为解决现有3.0m量级以上大口径可见光空间相机实验室辐射定标难题，提供一种3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标系统及定标方法。

3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标系统，该系统包括漫反射器、漫反射器驱动机构、驱动机构控制器、光谱辐射计、空间相机和清洁实验室；所述漫反射器、漫反射器驱动机构、驱动机构控制器、光谱辐射计和空间相机均设置在清洁实验室内，所述清洁实验室的顶部设置有太阳光入射窗口；所述漫反射器的背部固定漫反射器驱动机构，驱动机构控制器控制漫反射器驱动机构驱动所述漫反射器的俯仰角，使漫反射器随太阳高度角运动，所述漫反射器反射太阳光形成的漫反射光被空间相机接收，所述光谱辐射计与空间相机在漫反射器的同一侧，且与漫反射器的中心法线成45度角放置，同步采集光谱辐射亮度和定标图像数据。

3.0m量级以上大口径空间相机实验室辐射定标方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、太阳光经太阳光入射窗口入射到漫反射器上发生漫反射，漫反射光入射至空间相机内，空间相机获得定标图像；漫反射器上依次切换不同反射率的漫反射板，获得不同辐射亮度等级的定标图像数据。

步骤二、在空间相机采集定标图像的时刻，光谱辐射计实时采集漫反射板上的光谱辐射亮度，根据所述光谱辐射亮度和空间相机的相对光谱响应度计算各个辐射亮度等级的对应谱段内的积分辐射亮度；