一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感評價領(lǐng)域,涉及一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 信噪比(SNR)是遙感圖像質(zhì)量評價的一項關(guān)鍵指標,目前主流的遙感圖像信噪比 測量方法,可以稱為單景均勻區(qū)法,如參考文獻"GJB 5088-2002資源衛(wèi)星在軌圖像質(zhì)量評 定方法";"QJ20099. 1-2012陸地觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量評價方法";"高分一號衛(wèi)星圖像質(zhì) 量在軌測試評價"中提到的,需要首先人為選擇均勻樣本區(qū),然后計算樣本區(qū)均值和標準 差,二者比值作為樣本區(qū)信噪比。上述方法非常適合太陽同步軌道遙感衛(wèi)星,該型衛(wèi)星一般 采用線陣推掃方式成像,預(yù)處理時統(tǒng)計每個探元一軌百萬次以上成像的灰度,得到定標系 數(shù)進行相對輻射校正,能夠基本保證像元響應(yīng)的空間一致性,在此前提下應(yīng)用上述方法可 以獲得很好的效果。但是地球同步軌道衛(wèi)星預(yù)處理時無法套用上述大數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法,在軌 測量像元響應(yīng)空間不一致性存在實際困難,因此會導(dǎo)致信噪比指標偏低,評價不客觀,因此 迫切需要研究提出有效的解決方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種基于凝視成像的衛(wèi)星 在軌信噪比測試方法,本發(fā)明方法求得的信噪比能夠排除像元響應(yīng)空間不一致性的影響, 計算結(jié)果能夠客觀反映衛(wèi)星性能。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法,步驟如 下:
[0005] 1)確定用于在軌信噪比測試的地面均勻區(qū),所述的地面均勻區(qū)空間范圍水平方向 應(yīng)不小于P個像元GSDx,垂直方向應(yīng)不小于Q個像元GSDy ;其中GSDx為衛(wèi)星水平方向像元 分辨率,GSDy為衛(wèi)星中心視場垂直方向像元分辨率;
[0006] 2)調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài),使成像中心視場對準地面均勻區(qū)中心位置,連續(xù)成像K次;
[0007] 3)篩選出不少于L次成像落在均勻區(qū)內(nèi)的N個探元;
[0008] 4)對步驟3)篩選出的每個探元,計算L次成像的像元灰度均值X、標準差〇,以及 均值與標準差的比值〒/σ作為該探元的信噪比;
[0009] 5)采用N個探元信噪比的中值作為最終圖像信噪比。
[0010] 所述的P、Q、K均為不小于20的正整數(shù);
[0011] 所述的L為取值范圍在[10, Κ]的正整數(shù);所述的N為取值范圍在[10, PXQ]的正 整數(shù)。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:本發(fā)明方法從理論上排除了基于凝視成像的 衛(wèi)星像元響應(yīng)空間不一致性的影響,統(tǒng)計每個像元多次成像數(shù)據(jù)的標準差時主要反映了重 復(fù)采樣的不確定性,因此噪聲在數(shù)值上可以得到有效約束,可以反映衛(wèi)星圖像真實的信噪 比,從而客觀評價地球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力,因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測 試和在軌運行階段圖像質(zhì)量評價中具有實際應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖;
[0014] 圖2為采用單景均勻區(qū)方法示意圖;
[0015] 圖3為本發(fā)明方法示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面參照附圖對一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法進行說明。
[0017] 如圖1所示,一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法步驟如下:
[0018] 1、確定用于在軌信噪比測試的地面均勻區(qū),若衛(wèi)星中心視場地面分辨率水平方向 為50m,垂直方向為50m,均勾區(qū)空間范圍應(yīng)大于IkmX Ikm ;
[0019] 2、調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài),使成像中心視場對準均勻區(qū)中心位置,以高時間分辨率連續(xù)成 像20次;
[0020] 3、篩選出15次成像均位于均勻區(qū)內(nèi)的300個探元;
[0021] 4、對步驟3篩選出的每個探元,計算15次成像的像元灰度均值X、標準差σ,以及 均值與標準差的比值S/N=_Y/〇_;
[0022] 5、采用300個探元信噪比的中值作為圖像信噪比。
[0023] 如圖2所示,采用單景均勻區(qū)方法計算信噪比,選取特定時刻一景圖像,由于凝視 成像模式下不易開展相對輻射定標,因此像元響應(yīng)空間不一致性對均勻區(qū)的假定會有較大 影響,從而帶來較大誤差。如圖3所示,采用本方法,選取tl至tk可共K個時刻連續(xù)成像的 數(shù)據(jù),由于凝視成像時間分辨率較高,短時間內(nèi)即可完成,數(shù)據(jù)基本排除了像元響應(yīng)空間不 一致性的影響,統(tǒng)計每個像元多次成像數(shù)據(jù)的標準差時主要反映了重復(fù)采樣的不確定性, 因此噪聲在數(shù)值上可以得到有效約束,可以反映衛(wèi)星圖像真實的信噪比,從而客觀評價地 球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力,因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測試和在軌運行階段圖 像質(zhì)量評價中具有實際應(yīng)用價值。
[0024] 本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法,其特征在于: 1) 確定用于在軌信噪比測試的地面均勻區(qū),所述的地面均勻區(qū)空間范圍水平方向應(yīng)不 小于P個像元GSDx,垂直方向應(yīng)不小于Q個像元GSDy;其中GSDx為衛(wèi)星水平方向像元分辨 率,GSDy為衛(wèi)星中心視場垂直方向像元分辨率; 2) 調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài),使成像中心視場對準地面均勻區(qū)中心位置,連續(xù)成像K次; 3) 篩選出不少于L次成像落在均勻區(qū)內(nèi)的N個探元; 4) 對步驟3)篩選出的每個探元,計算L次成像的像元灰度均值X、標準差〇,以及均值 與標準差的比值無/cr作為該探元的信噪比; 5) 采用N個探元信噪比的中值作為最終圖像信噪比。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙感圖像最大信噪比測量方法,其特征在于:所述的P、 Q、K均為不小于20的正整數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙感圖像最大信噪比測量方法,其特征在于:所述的L 為取值范圍在[10,K]的正整數(shù);所述的N為取值范圍在[10,PXQ]的正整數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明一種基于凝視成像的衛(wèi)星在軌信噪比測試方法,衛(wèi)星以極高時間分辨率和較高空間分辨率對地表均勻區(qū)重復(fù)成像,在光照條件和地面輻射特性基本一致的前提下,統(tǒng)計成像在均勻區(qū)的探元均值和標準差,并將二者比值作為像元信噪比,再由若干像元信噪比取均值作為圖像信噪比。該方法排除了像元響應(yīng)空間不一致性的影響,統(tǒng)計每個像元多次成像數(shù)據(jù)的標準差時主要反映了重復(fù)采樣的不確定性,因此噪聲在數(shù)值上可以得到有效約束,可以反映衛(wèi)星圖像真實的信噪比,從而客觀評價地球同步軌道遙感衛(wèi)星成像能力,因此在衛(wèi)星地面系統(tǒng)工程開展在軌測試和在軌運行階段圖像質(zhì)量評價中具有實際應(yīng)用價值。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105096319
【申請?zhí)枴緾N201510411937
【發(fā)明人】王殿中
【申請人】北京空間機電研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月10日