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(biāo)，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(xiàn)"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(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)系 數(shù)進(jìn)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(biāo)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差〇，以及 均值與標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(jìn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差σ，以及 均值與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(xì)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差〇，以及均值 與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(jī)電研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月10日