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偏振成像仪几何定标数据处理及软件设计

Geometric Calibration Data Processing and Software Design of Directional Polarization Camera

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摘要

偏振成像仪(DPC)是获取目标多光谱、多角度、多偏振信息的航天遥感器, 它的几何定标过程特殊、复杂, 需要处理庞大的数据, 现有人工处理方法无法满足实时得出结果的要求。通过分析DPC的实验室几何定标原理、模型和流程, 对处理软件的需求和设计框架进行讨论, 研制了基于信息流的数据处理软件。该软件可对定标测试原始图像数据进行原始数据解包、图像数据识别、帧转移校正、去本底等预处理工作, 并根据几何定标模型快速计算得到几何定标参数。与人工计算结果的对比验证了软件的有效性, 一组数据计算的时间成本可由40 min缩短至50 s, 满足了定标实验实时得出结果的需要。

Abstract

Directional polarization camera (DPC) is a space remote sensor with multi-spectrum, multi-angle and multi-polarization data. The procedure of laboratory geometric calibration is complex and it needs to process a large amount of data. By analyzing the principle, model and flow of the DPC laboratory geometric calibration and discussing the demand and framework of the software, we develop a flow-based data-processing software. The software is able to pre-process various calibration test data of the original image and calculate various scaling parameters rapidly. Compared with the manual calculation time of 40 min, the data processing software costs only 50 s. In conclusion, the software can meet the real-time requirement of laboratory calibration.

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中图分类号:V557+.2

DOI:10.3788/lop54.091005

所属栏目:图像处理

基金项目:国家自然科学基金(U1331111)

收稿日期:2017-02-27

修改稿日期:2017-04-03

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

陶菲:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
洪津:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
宋茂新:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
李双:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
涂碧海:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
王羿:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031

联系人作者:陶菲(taofei8981@126.com)

备注:陶菲(1988-), 女, 博士研究生, 主要从事光学偏振遥感技术与应用方面的研究。

【1】Gong Jieqiong, Zhan Haigang, Liu Dazhao. A review on polarization information in the remote sensing detection[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2010, 30(4): 1088-1095.
弓洁琼, 詹海刚, 刘大召. 遥感遥测中偏振信息的研究进展[J]. 光谱学与光谱分析, 2010, 30(4): 1088-1095.

【2】Hess M, Priest R. Comparison of polarization bidirectional reflectance distribution function (BRDF) models[J]. IEEE Aerospace Conference Proceedings, 1999, 4: 95-102.

【3】Kaufman Y J, Tanré D, Boucher O. A satellite view of aerosols in the climate system[J]. Nature, 2002, 419(6903): 215-223.

【4】Richard J P, Nardell C, Cairns B, et al. Aerosol polarimetry sensor for the glory mission[C]. SPIE, 2007, 6786: 67865L.

【5】Tang Weiping, Hong Jin, Wang Yuanjun, et al. Airborne directional polarization camera and its optical system design[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2008, 3(3): 212-216.
汤伟平, 洪 津, 汪元钧, 等. 航空多角度偏振成像仪及其光学系统设计[J]. 大气与环境光学学报, 2008, 3(3): 212-216.

【6】Qiao Yanli, Zheng Xiaobing, Wang Xianhua, et al. Whole-process radiometric calibration of optical remote sensors[J]. Journal of Remote Sensing, 2006, 10(5): 616-623.
乔沿利, 郑小兵, 王先华, 等. 卫星光学传感器全过程辐射定标[J]. 遥感学报, 2006, 10(5): 616-623.

【7】Ye Song, Fang Yonghua, Sun Xiaobing, et al. Polarization method for atmospheric scattering correction of remote sensing image[J]. Acta Optica Sinica, 2007, 27(6): 999-1003.
叶 松, 方勇华, 孙晓兵, 等. 基于偏振信息的遥感图像大气散射校正[J]. 光学学报, 2007, 27(6): 999-1003.

【8】Yang Weifeng, Hong Jin, Qiao Yanli, et al. Optical-mechanical system design of unmanned aerial vehicle polarization CCD camera[J]. Optical Technique, 2008, 34(3): 469-472.
杨伟锋, 洪 津, 乔延利. 无人机载偏振CCD相机光机系统设计[J]. 光学技术, 2008, 34(3): 469-472.

【9】Zhang Nan, Wang Fei, Liu Jun, et al. Spatial distribution polarization pattern acquisition based on polarization imaging technology[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2015, 52(9): 091101.
张 楠, 王 飞, 刘 俊, 等. 基于偏振成像技术的空间大气偏振模式分布获取[J]. 激光与光电子学进展, 2015, 52(9): 091101.

【10】Sun Xiaobing, Qiao Yanli, Hong Jin. Review of polarization remote sensing techniques and applications in the visible and infrared[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2010, 5(3): 175-189.
孙晓兵, 乔延利, 洪 津. 可见和红外偏振遥感技术研究进展及相关应用综述[J]. 大气与环境光学学报, 2010, 5(3): 175-189.

【11】Andre Y, Laherrere J M, Bret-Dibat T, et al. Instrumental concept and performances of the POLDER instrument[C]. SPIE, 1995, 2572: 7090-7101.

【12】Salomonson V V, Marlatt W E. Anisotropic solar reflectance over white sand, snow and stratus clouds[J]. Application Meteorology, 1968, 7: 475-483.

【13】Xiao Chao, Chen Feng, Zhong Min, et al. Panoramic display system geometric calibration method based on fisheye camera[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2017, 54(2): 021201.
肖 朝, 陈 锋, 钟 敏, 等. 基于鱼眼相机的全景显示系统几何校正方法[J]. 激光与光电子学进展, 2017, 54(2): 021501.

【14】Sun Xiaobing, Hong Jin, Qiao Yanli, et al. Project of multi-angle polarimetric system onboard satellite for remote sensing of atmosphere[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2006, 1(3): 198-201.
孙晓兵, 洪 津, 乔延利, 等. 卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究[J]. 大气与环境光学学报, 2006, 1(3): 198-201.

【15】Goldstein D H. Polarized light[M]. 2nd ed. New York: Marcel Dekker, 2003.

【16】Chen Ligang, Hong Jin, QiaoYanli, et al. Accuracy analysis on a sort of polarized measurement in remote sensing[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2008, 28(10): 2384-2387.
陈立刚, 洪 津, 乔延利, 等. 一种高精度偏振遥感探测方式的精度分析[J]. 光谱学与光谱分析, 2008, 28(10): 2384-2387.

【17】Xu Feifei, Zeng Chaoyang, Chen Hang. Research onactive Laser polarization imaging of vehicle targets under complicated background[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2016, 53(5): 051103.
徐飞飞, 曾朝阳, 陈 杭. 复杂地物背景下的车辆目标激光主动偏振成像研究[J]. 激光与光电子学进展, 2016, 53(5): 051103.

【18】Sun Xianming, Wang Haihua, Shen Jin, et al. Study on polarized light scattering by aerosol over ocean[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2016, 53(4): 040101.
孙贤明, 王海华, 申 晋, 等. 海洋背景下气溶胶的偏振光散射特性研究[J]. 激光与光电子学进展, 2016, 53(4): 040101.

【19】Bret-Dibat T, Andre Y, Laherrere J M. Pre-flight calibration of the POLDER instrument[C]. SPIE, 1995, 2553: 218-231.

【20】Chen Ligang. Study oflaboratory calibration of the airborne polarization CCD camera with wide field of view (optics)[D]. Hefei: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, 2008.
陈立刚. 宽视场航空偏振成像仪的实验室定标研究[D]. 合肥: 中科院安徽光学精密机械研究所, 2008.

【21】Smith M H, Woodruff J B, Howe J D. Beam wander considerations in imaging polarimetry[C]. SPIE, 1999, 3754: 50-54.

【22】Yang Fei, Qu Hongsong, Jin Guang, et al. Fast geometric correction of space time delayed and integration CCD camera dynamic imaging based on ray tracing point matching[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(5): 0511002.
杨 飞, 曲宏松, 金 光, 等. 基于光线追迹逐点匹配的航天时间延迟积分CCD相机机动成像快速几何校正算法[J]. 光学学报, 2015, 35(5): 0511002.

【23】Hu Huijie, Gong Yan, Wu Xiaodong. Simulation about influence of specular scattering on microscope objective stray light characteristics[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2015, 52(10): 101104.
胡慧杰, 巩 岩, 武晓东. 镜面散射对显微物镜杂散光特性影响的仿真研究[J]. 激光与光电子学进展, 2015, 52(10): 101104.

引用该论文

Tao Fei,Hong Jin,Song Maoxin,Li Shuang,Tu Bihai,Wang Yi. Geometric Calibration Data Processing and Software Design of Directional Polarization Camera[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2017, 54(9): 091005

陶菲,洪津,宋茂新,李双,涂碧海,王羿. 偏振成像仪几何定标数据处理及软件设计[J]. 激光与光电子学进展, 2017, 54(9): 091005

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