航摄影像基于实验室数据的辐射校正

陈彦红1张谷生1

摘要：本文的主要目的是研究数字航测相机影像在拍摄过程中各种辐射误差影响的校正方法。通过航测相机在实验室拍摄一组均匀图像，来纠正影像的不均匀性。通过该方法的校正得到了清晰高质量、灰度均匀的图像。

关键词：航测相机；像元；响应不一致性；辐射校正

前言

目前，大面阵CCD航测相机已经广泛用于国家经济发展的各个领域，如何在成本最低的情况下获得效果最佳的航天影像已成为所有用户最为关心的问题。本文通过基于实验室数据对航测影像相对辐射校正方法的研究,来提高航测影像的整体质量。

1.实验室影像的误差分析

该实验先在实验室运用积分球分别获取不同照度，不同曝光时间的实验室影像数据，在这些不同曝光时间的影像中，不同照度的最大曝光时间和曝光间隔不同。

1.1CCD暗电流分布情况的分析

暗电流是在没有入射光时光电二极管所释放的电流量，暗电流的大小与光照强度无关，而是与CCD本身的材料、大小、温度等有关。理想的影像感应器其暗电流应该是零，实际状况是每个像素中的光电二极管同时又充当了电容，当电容器慢慢地释放电荷时，就算没有入射光，暗电流的电压也会与低亮度入射光的输出电压相当，不仅CCD器件的暗电流是不可避免，并且由于受到加工工艺的限制，每个像素的材料、面积大小各不相同，导致每个像元的暗电流也有所不同[1]。

1.2CCD像元不一致误差

CCD的每个像元都是一个光电传感器，各个光电传感器接收到光照后将光通量转换为电荷信号，最终CCD以电压的形式来表示曝光量，硅材料本身的质量以及CCD的生产工艺造成的不一致性都是无法改变的[1]。理想情况下CCD像元工作在非饱和区时，产生的电荷信号应与辐照度呈线性关系，对于航空摄影来说，实际摄影时总是选择合适的曝光时间，使CCD工作在非饱和区的线性响应段。

1.3摄影物镜的辐射误差

光通过镜头后在焦平面上的分布是很不均匀的，焦平面照度由中心向边缘逐渐减小。如果以表示焦平面中央照度，以表示与主光轴成角倾斜光线通过镜头后在焦平面上的照度，d表示平行于主光轴的光线进入镜头的直径，f为焦距。根据几何光学，像面上中心部分影像的照度可以用下式表示：

（3）对于CCD像元不一致的误差，随着CCD制造工艺的提高，CCD的稳定性和各项精度指标也越来越好。但使用镜头视场照度校正后的影像仍然存在镜头校正不准确带来的误差，所以目前来说，采用上述模板整体校正方法基本上是最好的选择。

通过对以上误差的分析和处理以及实际影像的应用验证了这一模板整体校正方法具有较好的广泛应用性。

参考文献

[1]杜延峰.一种新型大面阵CCD航测相机等效中心投影影像生成技术研究[D].西安：长安大学，2010.

[2]邓湘金，杨民，路宏年，宋文爱.CCD像元间暗电流和响应不一致性的矫正方法.

[3]单CCD四波段光谱成像仪的定标与图像校正.华厚强.

收稿日期：

作者简介：

陈彦红（1990—），女，硕士研究生，主要从事数字摄影测量研究。