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多角度偏振成像仪数据校正方法对比与评价

王羿 孟炳寰 叶晨 骆冬根 姚萍萍 洪津

王羿,孟炳寰,叶晨,等. 多角度偏振成像仪数据校正方法对比与评价[J]. 北京麻豆精品秘 国产传媒学报,2025,51(10):3307-3312 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0527
引用本文: 王羿,孟炳寰,叶晨,等. 多角度偏振成像仪数据校正方法对比与评价[J]. 北京麻豆精品秘 国产传媒学报,2025,51(10):3307-3312 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0527
WANG Y,MENG B H,YE C,et al. Comparison and evaluation of data correction methods for directional polarimetric cameras[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2025,51(10):3307-3312 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0527
Citation: WANG Y,MENG B H,YE C,et al. Comparison and evaluation of data correction methods for directional polarimetric cameras[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2025,51(10):3307-3312 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0527

多角度偏振成像仪数据校正方法对比与评价

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0527
基金项目: 

王宽诚教育基金“先进偏振遥感技术与应用国际团队”(GJTD-2018-15)

详细信息
    通讯作者:

    E-mail:bhmeng@aifom.ac.cn

  • 中图分类号: V19

Comparison and evaluation of data correction methods for directional polarimetric cameras

Funds: 

K.C.Wong Education Foundation “International Team of Advanced Polarization Remote Sensing Technology and Applications” (GJTD-2018-15)

More Information
  • 摘要:

    多角度偏振成像仪(DPC)在数据校正过程主要包括本底校正和帧转移校正2部分。光电探测器的图像采集是一个随机抽样的过程,数据校正过程需对抽样结果进行运算,从而引入噪声。结合DPC数据校正过程,主要研究本底校正和帧转移效应校正对信噪比(SNR)的影响,分析2种帧转移效应校正方法的情况,分别对SNR进行建模和仿真,并用大气环境监测卫星DPC实测数据进行验证。结果表明:本底校正和帧转移效应校正均会使噪声增加,降低SNR;本底校正时应选择大于5帧本底探测数据;2种帧转移效应校正方法相比,列总量比例法优于暗行法,最大可以使SNR增加15.8。

     

  • 图 1  多角度偏振成像仪组成

    Figure 1.  Composition of directional polarimetric camera

    图 2  信噪比曲线

    Figure 2.  Signal-to-noise ratio curve

    图 3  计算信噪比的场景

    Figure 3.  Scene for Signal-to-noise ratio calculation

    表  1  辐亮度计算结果

    Table  1.   Results of radiance calculation

    场景 归一化
    辐亮度
    辐亮度/
    (W·m−2·sr−1·µm−1)
    信号
    灰度值
    信号
    电子数
    陆地晴空平均值 0.245 75.000 3722.4 35896
    陆地有云最大值 1.085 332.771 16516.1 159268
    归一化辐亮度为0.1 0.100 30.612 1519.3 14651
    归一化辐亮度为0.2 0.200 61.340 3044.4 29358
    归一化辐亮度为0.3 0.300 92.066 4569.4 44064
    归一化辐亮度为0.4 0.400 122.449 6077.4 58606
    归一化辐亮度为0.5 0.500 153.351 7611.1 73395
    归一化辐亮度为0.6 0.600 184.132 9138.8 88127
    归一化辐亮度为0.7 0.700 214.286 10635.4 102559
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    表  2  帧转移效应计算结果

    Table  2.   Results of frame transfer effect calculation

    项目 灰度值 电子数
    晴空场景 3722.4 35896
    有云场景 16516.1 159268
    场景平均值 8839.9 85245
    帧转移效应 2077.4 20033
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    表  3  信噪比仿真计算结果

    Table  3.   Signal-to-noise ratio simulation results

    归一化
    辐亮度值
    信号
    电子数
    帧转移
    电子数
    理论最大
    信噪比
    噪声等效电子数 信噪比
    暗行法 列总量比例法
    暗行法 列总量比例法
    0.1 14651 20033 121.0 140.2 104.5 121.0 121.0
    0.2 29358 20033 171.3 185.4 158.4 171.3 171.3
    0.3 44064 20033 209.9 221.5 198.9 209.9 209.9
    0.4 58605 20033 242.1 252.2 232.4 242.1 242.1
    0.5 73395 20033 270.9 280.0 262.1 270.9 270.9
    0.6 88128 20033 296.9 305.2 288.8 296.9 296.9
    0.7 102560 20033 320.2 328.0 312.7 320.2 320.2
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    表  4  卫星数据计算结果

    Table  4.   Calculation results using satellite data

    场景 信号电子数 帧转移电子数 最大信噪比理论值 本底校正后信噪比 暗行法信噪比 列总量比例法信噪比 相对差值/%
    沙漠 77064 21034 277.60 276.20 266.4 275.9 3.4
    沙漠中河流 14504 19832 120.43 119.15 103.1 118.9 13.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-17
  • 录用日期:  2023-10-13
  • 网络出版日期:  2023-11-17
  • 整期出版日期:  2025-10-31

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