準位置而出現(xiàn)變動時，就會使圖像產(chǎn)生變形， 對于CCD圖像，其因外方位因素變化所造成的投影變化可依據(jù)以下公式求得：
【主權項】
1. 一種CCD原始圖像的處理方法，其特征在于：該方法包括W下步驟： 1) 收集原始CCD數(shù)據(jù)，通過CD-ROM讀入計算機； 2) 收集原始CCD地面均勻景數(shù)據(jù)，通過CD-ROM讀入計算機； 3) 收集CCD實驗室定標數(shù)據(jù)，通過CD-ROM讀入計算機； 4) 收集原始CCD星載定標數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，通過CD-ROM讀入計算機； 5) 用CCD預處理系統(tǒng)的文件打開功能，分別讀入地面均勻景圖像和星載定標圖像，利 用系統(tǒng)提供的功能，分別計算每個波段的均勻景和星載定標的相對定標系數(shù)； 6) 給CCD預處理系統(tǒng)指明實驗室定標數(shù)據(jù)的存放目錄，利用系統(tǒng)提供的功能，計算每 個波段、每個探測元的增益值和偏移值； 7) 通過CCD預處理系統(tǒng)的文件打開功能，讀入將要處理的CCD原始數(shù)據(jù)，并在屏幕上顯 示圖像； 8) 觀察輸入數(shù)據(jù)的特點，選擇需要執(zhí)行的數(shù)據(jù)清洗功能； 9) 做圖像的福射校正，得到1級產(chǎn)品的圖像； 10) 做圖像的幾何校正，輸出結(jié)果，保存文件，得到2級產(chǎn)品的圖像說明文件，并保存到 所處理圖像的目錄。
2. 根據(jù)權利要求1所述的CCD原始圖像的處理方法，其特征在于，所述步驟8)中的數(shù) 據(jù)清洗包括缺元填補、缺行填補和橫條紋去除。
3. 根據(jù)權利要求1所述的CCD原始圖像的處理方法，其特征在于：所述步驟9)中的福 射校正包括W下步驟： (1) 準備好實驗室絕對定標數(shù)據(jù)，計算絕對定標系數(shù)，并將結(jié)果寫成文本文件，存入系 統(tǒng)文件目錄W便后用； (2) 收集星載定標數(shù)據(jù)，檢查星載定標數(shù)據(jù)質(zhì)量，分別計算每個波段的底電平，寫入文 本文件，存入系統(tǒng)文件目錄W便后用； (3) 收集多個地面均勻景數(shù)據(jù)，選擇質(zhì)量較好的計算圖像相對福射校正系數(shù)，寫入文本 文件，存入系統(tǒng)文件目錄W便后用； (4) 實驗室絕對定標；福射定標就是根據(jù)W下公式由不同的Le和DN用最小二乘法計 算得出定標系數(shù)G和DN，并繪制出定標曲線，公式如下； DN=G.Le+DN〇， 圖像的絕對定標就是根據(jù)上述公式，用相機輸出灰度量化值反算相機入瞳處的等效光 譜福亮度，系統(tǒng)會根據(jù)當前處理圖像的波段，自動調(diào)用相應的系數(shù)文件，用上式處理每一個 像素，得到定標圖像； (5) 去底電平；相機輸出信號ai、Bi、bi、di原來都包含底電平，包括穩(wěn)定項和CCD奇偶 差，一般定標資料公式中都有底電平項的處理項，要在原始信號中減掉底電平，即 ai=aoi-ni Bi=Boi-ni bi=boi-ni di=doi-nl， 這里aoi，Boi，boi，doi分別是積分球定標，實驗室和在軌相對定標及對地照相的原始 輸出，ni是底電平，是相機沒有光照時的輸出信號； (6) 拼接縫處理；該部分的處理是針對衛(wèi)星在一個譜段內(nèi)，=塊圖像數(shù)據(jù)之間有明顯 的拼接部分，通過分析，確定第二塊圖像數(shù)據(jù)暗像元的具體位置，從而確定圖像數(shù)據(jù)具體的 起始和結(jié)束位置，最后確定現(xiàn)有數(shù)據(jù)的某些像元為無用像元，第一塊數(shù)據(jù)圖像、第二塊數(shù)據(jù) 圖像、第=塊數(shù)據(jù)圖像的具體像元范圍； (7) 用地面均勻景作相對福射校正；用星載定標數(shù)據(jù)中的底電平數(shù)據(jù)，去除地面均勻 景圖像中象素的底電平值，方法如上述去底電平；對去除底電平的地面均勻景圖像作拼接 縫處理，處理方法如上述拼接縫處理方法；選擇地面均勻景圖像中較均勻的區(qū)域，計算圖像 上各列的相對福射校正系數(shù)，計算公式為：所有參與計算的像素的均值除W當前列參與計 算像素灰度的均值，每個波段計算結(jié)果應為5796個，對應5796列，把每個波段的計算結(jié)果 記錄分別在各自的文本文文件中； (8) 灰度一致性校正：將拼接部分和均勻信號之間的15個像元的信號下降區(qū)進行調(diào) 整，然后，進行拼接縫部分和均勻信號部分的灰度調(diào)整，通過得到兩者之間的灰度均值差異 的比例系數(shù)，進行灰度調(diào)整。
4.根據(jù)權利要求3所述的CCD原始圖像的處理方法，其特征在于，所述步驟10)中的幾 何校正包括系統(tǒng)幾何校正、地球曲率校正、大氣折射校正和地球自轉(zhuǎn)校正四個部分： (1) 系統(tǒng)幾何校正；傳感器的外方位因素，是指傳感器成像時的位置狂S，Ys，Zs)和姿 態(tài)角（9，歷，K)，當外方位因素偏離標準位置而出現(xiàn)變動時，就會使圖像產(chǎn)生變形，對于CCD圖像，其因外方位因素變化所造成的投影變化可依據(jù)W下公式求得： f/、=-(////)(/,、-.辟,+.v< dy= - (f/H)dYS-(y/H)dzs-[f(l+y2/f2) ]d。 式中，dxs，dys，dzs分別為攝像機在地面坐標系統(tǒng)中的坐標變化量；dp，dK，d。為攝像機 姿態(tài)角的變化量；H為航高；f為焦距；y為地物點的圖像坐標，上式中的y值可根據(jù)W下公 式求得：
式中，y為地物點的圖像坐標，Xp,化，Zp為地物點地面坐標；Xs,Ys,Zs是攝像機在地面 坐標系統(tǒng)中的坐標；aij為攝像機姿態(tài)角（9，CO，K)的函數(shù)； (2) 地球曲率校正；地球表面帶有弧度，實際的CCD圖像是一平面圖像，不可避免會導 致部分地物信息的疊加和損失，地球曲率引起的象點位移與地形起伏的影響相似，地形起 伏的象點位移公式如下：
其中，高差h要取負值代入，表達式如下所示：
其中，R。為地球半徑，H為傳感器航高，f為焦距。 (3) 大氣折射校正；于光波或電磁波的傳播而言，大氣層并非一個均勻的介質(zhì)，因為它 的密度是隨離地面的高度增加而遞減的，所w光波，電磁波在大氣層中傳播的折射率也隨 高度而變，從而使電磁波傳播的路徑不是一條直線而變成了曲線，進而引起了像點的偏移， 象點的位移公式如下，K是一個與傳感器航高和地物點高程有關大氣條件常數(shù)。其表達式 為：
其中的H為傳感器航高， 當要在X，y兩個方向上考慮大氣折射時，將r分別用圖像坐標X和y來代替處理。 (4)地球自轉(zhuǎn)校正；對于衛(wèi)星遙感圖像，當衛(wèi)星由北向南運行的同時，地球表面也在由 西向東自轉(zhuǎn)，由于衛(wèi)星圖像每條掃描線的成像時間不同，因而造成掃描線在地面上投影依 次向西平移，最終使得圖像發(fā)生扭轉(zhuǎn)，計算公式如下：
從物理原理上來考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，同時考慮到一幅圖像中頂邊和底邊的紳度差不 會對結(jié)果造成太大的影響，也可W使用如下的公式： dx=C0 *R*cos口水tdy=0 其中，《為地球自轉(zhuǎn)角速度，參考值為2 31 /864(K)rad/sec;R為地球半徑，參 考值為6378000米；a為圖像底邊中點紳度；t為每一行掃描時間間隔，參考值為 2.898*0.OOlsec。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CCD原始圖像的處理方法，該方法包括以下步驟：收集原始CCD數(shù)據(jù)；收集原始CCD地面均勻景數(shù)據(jù)；收集CCD實驗室定標數(shù)據(jù)；收集原始CCD星載定標數(shù)據(jù)；分別讀入地面均勻景圖像和星載定標圖像，分別計算每個波段的均勻景和星載定標的相對定標系數(shù)；給CCD預處理系統(tǒng)指明實驗室定標數(shù)據(jù)的存放目錄，計算每個波段、每個探測元的增益值和偏移值；讀入將要處理的CCD原始數(shù)據(jù)，并在屏幕上顯示圖像；觀察輸入數(shù)據(jù)的特點，選擇需要執(zhí)行的數(shù)據(jù)清洗功能；做圖像的輻射校正，得到1級產(chǎn)品的圖像；做圖像的幾何校正，輸出結(jié)果，保存文件，得到2級產(chǎn)品的圖像說明文件，并保存到所處理圖像的目錄。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明使圖像處理水平有了明顯的提高。
【IPC分類】G06T5-00, G06T7-00
【公開號】CN104851106
【申請?zhí)枴緾N201510305617
【發(fā)明人】周小虎, 趙棟
【申請人】西北大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月3日