[发明专利]一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法，可用于评价成像光谱仪辐亮度测量可靠性，提高定标精度、改善数据质量。有利于更精确地分析成像光谱仪遥感探测所获取数据立方体信息的可靠性，对于不同辐射定标精度下的高光谱成像仪的数据仿真具有指导意义。属于高光谱遥感探测技术领域。

背景技术

高光谱遥感技术是近些年来迅速发展起来的一种全新遥感技术，它利用成像光谱仪以纳米级的光谱分辨率，以几十或几百个波段同时对地表地物成像，能够获得地物的连续光谱信息，实现了地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取。在光学成像遥感中被测量的物理量是地面场景像元的光谱辐射亮度L,而遥感测量值是输出信号DN,要把遥感器获取的信号转换成辐亮度值,还需要辐射定标过程。成像光谱仪辐射定标过程是辐射标准的传递过程，经过多级的传递过程最终将初级辐射标准传递至成像光谱仪入瞳辐亮度标准，获取成像光谱仪探测器响应值与入瞳处光谱辐亮度的对应关系。而辐射标准传递过程中使用的各种仪器，测量的各种参数等均会引入一定的不确定度，从而影响辐射定标的精度。

常用的辐射定标精度分析方法是分析辐射定标中对辐亮度产生影响的各个参量，计算各分量的相对不确定度，并求出各个不确定度的方和根，将其作为辐射定标的定标精度。在利用成像光谱仪进行遥感探测时，所关心的数据是通过成像光谱仪所复原出的辐亮度，其准确程度直接反应了遥感数据质量的好坏。在进行高光谱成像仪数据仿真时，需要利用复原辐亮度的不确定度及概率分布形式，得到不同辐射定标精度下仿真数据，以此进行辐射定标精度对遥感数据后期应用的影响程度分析。显然，辐射定标的精度会影响复原辐亮度的准确程度，但由各不确定度分量方和根所求出的不确定度如何用于评价遥感数据的数据质量，目前并没有相关的分析。因而分析辐射定标精度对复原辐亮度的影响，建立辐射定标精度与数据质量的关系十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出成像光谱仪辐射定标精度对成像光谱遥感数据质量影响的分析方法，提高遥感数据的可靠性。

本发明的技术解决方案为：成像光谱仪辐射定标精度对成像光谱遥感数据质量影响的分析方法，通过分析定标过程中各产生不确定度因素对于入瞳辐亮度的影响，计算定标系数的不确定度及概率分布形式，最终得到成像光谱仪遥感过程中所复原出入瞳辐亮度的置信概率、置信区间等能够有效评价遥感数据质量的参数。

本发明一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：完成成像光谱仪辐射定标实验，获取辐射定标结果。获取各个光谱辐亮度等级下成像光谱仪的响应值与光谱辐亮度之间的关系，用近似的公式表示为：

L=b*DN+a    （1）

其中L为成像光谱仪的入瞳光谱辐亮度,DN为在固定亮度下图像像元的灰度值，b表示像元的增益,a表示像元的偏移量。

步骤二：分析辐射定标过程中入瞳辐亮度的不确定度来源。分析成像光谱仪辐射定标过程中的测量误差，所用仪器参数准确性以及仪器稳定性等因素，选取其中对入瞳辐亮度产生影响的因素作为辐射定标不确定度的来源。

步骤三：根据各不确定度分量合成入瞳辐亮度的相对不确定度大小，及概率分布形式。分析对辐亮度标准产生影响的各个因素所引入的不确定度大小，因而总不确定度取为各不确定度的方和根：以其方和根的形式合成辐亮度的标准差σ_i，并根据中心极限定理可视其概率密度函数服从正态分布。

步骤四：分析辐射定标过程入瞳辐亮度不确定度对定标系数的影响，计算定标系数的不确定度大小及其概率分布形式。由辐射定标可获取成像光谱仪复原辐亮度与图像DN值之间的对应关系，根据最小二乘法拟合可以得到定标系数a、b：