本发明涉及空中目标辐射照度测量技术领域，特别是涉及一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法及装置。
背景技术：
地面测量系统在进行空中点目标测量时，受到测量设备系统偏差、定标系统标定误差、大气辐射传输、点目标数据处理算法等因素的影响，对测量结果产生误差项。对造成误差的项进行修正过程中，需要经过大量的测量试验以及理论分析，但是对于大气湍流造成的误差等很难定量描述。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法及装置，利用红外恒星与点目标成像相似的特点，对测量的数据进行修正，从而提高辐射测量精度。
本发明公开了一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法，包括：
获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
优选地，所述修正系数的获得方式包括：
选取至少一个红外恒星，获取每个恒星的红外辐射图像，计算每个恒星到测量设备的大气透过率；
计算每个恒星大气层外的辐射照度，将每个恒星大气层外的辐射照度与星表数据进行比对，得到每个恒星对应的修正系数；
计算全部恒星对应的修正系数的平均值，将所述平均值作为修正系数。
优选地，选取至少一个红外恒星包括：
被选取的红外恒星满足如下条件：
星表中恒星的红外波段与测量设备波段相同；
地面测量设备进行观测时，恒星的仰角大于45°；
恒星的辐射照度高于测量设备的最低探测辐射照度。
优选地，获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度包括：
拍摄空中点目标长波红外图像，获取目标辐射照度最大值的像素坐标，记为emax(a，b)，所述空中点目标占所述长波红外图像的像素的部分记录为第一计算区域，像素值为m×n；
以emax(a，b)坐标为中心，选取边长为3m×3n的区域的部分区域记录为第二计算区域，将所述第二计算区域减去第一计算区域，并记录为第三计算区域；
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值；
将第一计算区域中各像素的辐射照度值减去辐射照度阈值再求和，得到所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag。
优选地，计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值包括：
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值：
计算第三计算区域的辐射照度方差：
计算辐射照度阈值为
优选地，获得连续y帧的长波红外图像，求取连续y帧的长波红外图像中辐射照度etag的平均值。
优选地，通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0等于所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag除以所述空中点目标到测量设备的大气透过率τtag。
优选地，修正系数的获得方式包括：
测量第k个恒星图像的辐射照度estark和大气层外的辐射照度estark0，确定第k恒星在星表中的辐射照度为estar0k，并确定第k恒星对应的修正系数
计算全部恒星对应的修正系数的平均值
其中，q为选取的红外恒星总数，k＝1、2、3……q。
优选地，利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
修正后的所述空中点目标大气层外的辐射照度etag2等于所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0除以修正系数
第二方面，本发明还提供一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的装置，包括：
辐射照度计算模块，设置为获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
透过率计算模块，设置为计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
大气层外照度计算模块，设置为通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
修正模块，设置为利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
优选地，所述修正模块中修正系数的获得方式包括：
选取至少一个红外恒星，获取每个恒星的红外辐射图像，计算每个恒星到测量设备的大气透过率；
计算每个恒星大气层外的辐射照度，将每个恒星大气层外的辐射照度与星表数据进行比对，得到每个恒星对应的修正系数；
计算全部恒星对应的修正系数的平均值，将所述平均值作为修正系数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明利用恒星红外辐射修正空中点目标红外长波辐射测量过程中的辐射照度修正，适用于弱小空中目标测量时，由于测量设备测量精度、大气湍流等因素造成的误差，具备工程应用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例的利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法的流程图；
图2是本发明实施例的利用红外波段测量空中点目标辐射照度的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
图1为本发明实施例的利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法的流程图，本发明实施例的本发明公开了一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法，可以包括步骤s101至步骤s104：
s101、获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
s102、计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
s103、通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
s104、利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
本发明实施例中，步骤s104中所述修正系数的获得方式包括：
选取至少一个红外恒星，获取每个恒星的红外辐射图像，计算每个恒星到测量设备的大气透过率；
计算每个恒星大气层外的辐射照度，将每个恒星大气层外的辐射照度与星表数据进行比对，得到每个恒星对应的修正系数；
计算全部恒星对应的修正系数的平均值，将所述平均值作为修正系数。
本发明实施例中，选取至少一个红外恒星包括：
被选取的红外恒星满足如下条件：
星表中恒星的红外波段与测量设备波段相同；
地面测量设备进行观测时，恒星的仰角大于45°；
恒星的辐射照度高于测量设备的最低探测辐射照度。
本发明实施例中，步骤s102中获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度包括：
拍摄空中点目标长波红外图像，获取目标辐射照度最大值的像素坐标，记为emax(a，b)，所述空中点目标占所述长波红外图像的像素的部分记录为第一计算区域，像素值为m×n；
以emax(a，b)坐标为中心，选取边长为3m×3n的区域的部分区域记录为第二计算区域，将所述第二计算区域减去第一计算区域，并记录为第三计算区域；
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值；
将第一计算区域中各像素的辐射照度值减去辐射照度阈值再求和，得到所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag。
本发明实施例中，计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值包括：
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值：
计算第三计算区域的辐射照度方差：
计算辐射照度阈值为
本发明实施例中，获得连续y帧的长波红外图像，求取连续y帧的长波红外图像中辐射照度etag的平均值。
本发明实施例中，利用连续y帧的长波红外图像，求取平均值，可以使得数据更加准确，减小偶然误差。
本发明实施例中，步骤s103中通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0等于所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag除以所述空中点目标到测量设备的大气透过率τtag。
本发明实施例中，步骤s104中修正系数的获得方式包括：
测量第k个恒星图像的辐射照度estark和大气层外的辐射照度estark0，确定第k恒星在星表中的辐射照度为estar0k，并确定第k恒星对应的修正系数
计算全部恒星对应的修正系数的平均值
其中，q为选取的红外恒星总数，k＝1、2、3……q。
本发明实施例中，步骤s104中利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
修正后的所述空中点目标大气层外的辐射照度etag2等于所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0除以修正系数
实施例二
如图2所示，本发明实施例还提供一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的装置，包括：
辐射照度计算模块，设置为获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
透过率计算模块，设置为计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
大气层外照度计算模块，设置为通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
修正模块，设置为利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
优选地，所述修正模块中修正系数的获得方式包括：
选取至少一个红外恒星，获取每个恒星的红外辐射图像，计算每个恒星到测量设备的大气透过率；
计算每个恒星大气层外的辐射照度，将每个恒星大气层外的辐射照度与星表数据进行比对，得到每个恒星对应的修正系数；
计算全部恒星对应的修正系数的平均值，将所述平均值作为修正系数。
实施例三
本实施例以2颗红外恒星为例，说明空中点目标长波红外辐射相对测量的过程：
获取空中点目标长波红外图像，计算目标图像中的辐射照度；利用modtran软件计算目标到测量设备的大气透过率；计算目标大气层外的辐射照度；选取红外恒星1，获取恒星1的红外辐射图像，利用modtran软件计算恒星1到测量设备的大气透过率；计算恒星1大气层外的辐射照度，与星表数据进行比对，得到修正系数1；选取红外恒星2，获取恒星2的红外辐射图像，利用modtran软件计算恒星2到测量设备的大气透过率；计算恒星2大气层外的辐射照度，与星表数据进行比对，得到修正系数2；计算修正系数平均值；利用修正系数，修正目标大气层外的辐射照度。
实施例四
本实施例中，本发明利用红外恒星，进行空中点目标红外长波辐射照度修正，具体步骤如下：
1.红外恒星选取
被测量红外恒星的选取遵循以下规则：
(1)星表中恒星的红外波段与测量设备波段相同；
(2)地面测量设备进行观测时，恒星的仰角大于45°；
(3)恒星的辐射照度高于测量设备的最低探测辐射照度；
2.测量空中点目标长波红外图像，得到连续y帧的长波红外图像，设目标辐射照度最大值的像素坐标为emax(a，b)，目标所占的像素为m×n，该部分区域为计算区域1；在以emax(a，b)坐标为中心，选取边长为3m×3n的区域，该部分区域为计算区域2，区域3为区域2减去区域1的部分；
3.计算区域3中各像素的辐射照度平均值，
4.计算区域3的辐射照度方差，
5.计算辐射照度阈值为
6.将区域1中各像素的辐射照度值减去辐射照度阈值再求和，得到目标图像的辐射照度etag；
7.利用modtran软件计算目标的大气透过率τtag；
8.大气层外的目标辐射照度为
9.以同样的方法测量恒星1，得到恒星图像的辐射照度estar1和大气层外的辐射照度estar10，恒星在星表中的辐射照度为estar01，求比例系数
10.以同样的方法测量恒星2，求得比例系数为
11.求平均比例系数
12.利用比例系数，对目标大气层外的辐射照度进行修正，计算公式为：
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
1.一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的方法，其特征在于，包括：
获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正系数的获得方式包括：
选取至少一个红外恒星，获取每个恒星的红外辐射图像，计算每个恒星到测量设备的大气透过率；
计算每个恒星大气层外的辐射照度，将每个恒星大气层外的辐射照度与星表数据进行比对，得到每个恒星对应的修正系数；
计算全部恒星对应的修正系数的平均值，将所述平均值作为修正系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选取至少一个红外恒星包括：
被选取的红外恒星满足如下条件：
星表中恒星的红外波段与测量设备波段相同；
地面测量设备进行观测时，恒星的仰角大于45°；
恒星的辐射照度高于测量设备的最低探测辐射照度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度包括：
拍摄空中点目标长波红外图像，获取目标辐射照度最大值的像素坐标，记为emax(a，b)，所述空中点目标占所述长波红外图像的像素的部分记录为第一计算区域，像素值为m×n；
以emax(a，b)坐标为中心，选取边长为3m×3n的区域的部分区域记录为第二计算区域，将所述第二计算区域减去第一计算区域，并记录为第三计算区域；
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值；
将第一计算区域中各像素的辐射照度值减去辐射照度阈值再求和，得到所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值；并根据所述辐射照度平均值计算辐射照度阈值包括：
计算第三计算区域中各像素的辐射照度平均值：
计算第三计算区域的辐射照度方差：
计算辐射照度阈值为
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，获得连续y帧的长波红外图像，求取连续y帧的长波红外图像中辐射照度etag的平均值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0等于所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度etag除以所述空中点目标到测量设备的大气透过率τtag。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，修正系数的获得方式包括：
测量第k个恒星图像的辐射照度estark和大气层外的辐射照度estark0，确定第k恒星在星表中的辐射照度为estar0k，并确定第k恒星对应的修正系数
计算全部恒星对应的修正系数的平均值
其中，q为选取的红外恒星总数，k＝1、2、3……q。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度包括：
修正后的所述空中点目标大气层外的辐射照度etag2等于所述空中点目标大气层外的辐射照度etag0除以修正系数f。
10.一种利用红外波段测量空中点目标辐射照度的装置，其特征在于，包括：
辐射照度计算模块，设置为获取空中点目标长波红外图像，计算所述空中点目标长波红外图像中的辐射照度；
透过率计算模块，设置为计算所述空中点目标到测量设备的大气透过率；
大气层外照度计算模块，设置为通过所述大气透过率计算所述空中点目标大气层外的辐射照度；
修正模块，设置为利用修正系数，修正所述空中点目标大气层外的辐射照度。
技术总结