[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

摘要

一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法，它有六大步骤。该方法通过分析实验室辐射定标过程中影响入瞳辐亮度的不确定度来源及各项影响量的不确定度大小，计算了成像光谱仪定标过程入瞳辐亮度的不确定度，并通过中心极限定理得出其概率分布，进而通过二维随机变量和函数概率分布的计算得到了定标系数不确定度大小及其概率分布形式，最终得到了复原辐亮度的不确定度及概率分布。本发明可用于分析辐射定标精度对于成像光谱遥感数据质量的影响，从而有助于提高遥感数据仿真的精度，以及遥感探测过程中更有效的对遥感数据质量进行评价。

主权项

1.一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法，其特征在于：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得到定标系数a、b：b=NΣDHi·Lci-ΣDNi·ΣLciNΣDNi2-(ΣDNi)2a=ΣLciN-bΣDNiN---(3)]]>b服从正态分布，其标准差与数学期望为σb=N2ΣDNi2·σi2+(ΣDNi)2·Σσi2NΣDNi2-(ΣDNi)2b0=NΣDNi·L0i-ΣDNi·ΣL0iNΣDNi2-(ΣDNi)2---(4)]]>与b类似，a也为正态分布，其标准差与数学期望为σa=Σσi2N2+σb2·(ΣDNiN)2a0=ΣL0iN-b0ΣDNiN---(5)]]>步骤五：计算遥感过程中成像光谱仪复原辐亮度的不确定度及概率分布；经过辐射定标确定定标系数a、b后，再通过辐亮度反演，将成像光谱仪响应的DN值转换为成像光谱仪遥感过程中的入瞳辐亮度值；由于a，b存在一定的不确定度，复原的辐亮度L与实际的入瞳辐亮度L₀，存在一定偏差，偏差量为随机分布的；L服从为正态分布，其分布函数、标准差与期望分别为fl(L)=12πσLe-(L-L0)22σL2σL=σb2DN2+σa2L0=b0·DN+a0---(6)]]>步骤六：分析复原辐亮度的置信区间、置信概率直接反应遥感数据质量的参数；由于复原辐亮度L服从正态分布，因此测量值为L时，真实值L₀在L(1-δ_L)~L(1+δ_L)区间内的置信概率为68.26%，在L(1-2δ_L)~L(1+2δ_L)区间内的置信概率为95.44%，在L(1-3δ_L)~L(1+3δ_L)区间内的置信概率为99.7%；由于复原辐亮度的精确度直接反应成像光谱遥感数据的数据质量，因而此计算过程用于评价成像光谱仪辐射定标精度对遥感数据质量的影响。