[发明专利]一种无人机高光谱影像辐射定标方法

说明书

本发明公开一种无人机高光谱影像辐射定标方法，包括以下步骤：将第一太阳辐射数据重采样到高光谱影像数据的中心波长，并输出重采样后的太阳辐射光谱，定义为第二太阳辐射数据；将第二太阳辐射数据的获取时间信息和高光谱影像数据的获取时间信息进行匹配，得到高光谱影像数据中每幅高光谱影像最匹配的太阳辐射光谱，并定义为第三太阳辐射数据；根据第二太阳辐射数据和第三太阳辐射数据，计算标准白板高光谱影像DN值到太阳辐射光谱DN值的影像转换系数，对高光谱影像数据中每幅高光谱影像进行辐射定标。本发明通过利用无人机飞行过程中同步观测的太阳辐射光谱，针对画幅式高光谱相机每个像元分别进行校正，实现高光谱遥感影像的同步辐射定标。

技术领域

本发明涉及植被遥感监测技术领域，尤其涉及一种无人机高光谱影像辐射定标方法。

背景技术

高光谱成像光谱仪能够同时提供二维影像信息和光谱信息，具有“图谱合一”的特性，其影像也常被称为数据立方体，因能提供丰富的窄波段信息从而具有探测岩矿、土壤、水体和植被等地表目标精细光谱信息的优势。

自20世纪80年代以来，机载成像光谱仪技术逐步成熟，被应用于多个领域的研究，从早期美国的AIS和AVIRIS、加拿大的CASI、我国的OMIS，后来发展到澳大利亚的HyMap、HySpex和美国的GAO，以及近些年美国的NEON AOP等。机载成像光谱仪能够获取高信噪比、高空间分辨率（如1m）的影像数据，但是其成本较高难以广泛应用。星载成像光谱仪包括早期的Hyperion，最新的例如日本的HISUI，意大利的PRISMA以及我国的高分-5号等，其幅宽大，成本高，信噪比较低，数据空间分辨率较低，大多为30m左右，对于大尺度的研究具备明显优势，但是对于区域景观尺度的研究空间分辨率仍然较低，尤其对于树冠或者个体尺度的研究，由于混合像元等问题导致难以开展研究。

无人机搭载成像光谱仪为这方面的研究提供了机遇，该技术具有机动灵活、高空间分辨率以及低成本的优势。随着轻小型无人机和成像光谱仪的发展，其体积、重量和成本都大幅度降低，为小尺度的研究提供了可能。Cubert S185的重量仅470g，能够放置于无人机平台进行飞行采集数据，其电池续航与无人机自身电池相当，能够完成三十分钟左右景观尺度的高光谱影像采集工作。另外，S185为画幅式光谱成像仪，具有精确快速获取所有光谱通道进行成像的优势，能够有效避免线扫式光谱仪几何配准存在的相关问题，后续处理也相对简单，能将目前针对RGB相机数据的处理方法迁移至S185，完成影像的拼接镶嵌等处理。

无人机高光谱遥感影像的获取时间通常为当地夏季时间10点30分至14点30分，期间太阳高度角较高，能够有效减少地物阴影的影响，同时由于中午太阳辐射较强，有助于提高影像信噪比。目前，S185在北方地区应用较多，且多集中在农业领域，鲜有针对南方山地森林生态系统的研究，实际上，这种地区更需要也更能发挥无人机遥感的优势，也即非接触获取传统野外测量难以到达区域的数据。

在南方地区的夏季，尤其是在丘陵地带和山区，由于温度较高，对流强烈，比较常见的是晴间多云天气，完全晴天的概率很小，难以获取完整晴天条件下的影像，导致数据的一致性和精确度性均存在较大不确定性。同时，S185的辐射定标通常在起飞前通过标准白板进行，一旦飞行过程中有云经过，前期标准白板测量的辐射值将不再适用，导致后续辐射定标数据出现偏差和错误。因此，有必要发展一种高光谱影像同步辐射定标的方法，确保辐射定标的精确度，并提高数据成功获取的机会，保证南方地区晴间多云地区能够获取完整高质量的高光谱影像数据，促进森林生态系统结构、功能和服务等领域的深入研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种无人机高光谱影像辐射定标方法，主要解决在多云条件下现有的辐射定标方法会产生数据偏差和错误的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种无人机高光谱影像辐射定标方法，包括以下步骤：

无人机搭载高光谱成像光谱仪获取实验区的高光谱影像数据；