ICS17.180.30;07.040 A77 中华人民共和国国家标准 GB/T30697—2014 星载大视场多光谱相机性能测试方法 Testmethodsofcharacteristicsforspacebornemultispectralcamera withwidefieldofview 2014-12-31发布 2015-08-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语、定义和缩略语 1 ……………………………………………………………………………………… 4 一般要求 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 实验室光谱定标 2 ………………………………………………………………………………………… 6 实验室绝对辐射定标 5 …………………………………………………………………………………… 7 静态调制传递函数测试 8 ………………………………………………………………………………… 8 拼接精度测试 10 …………………………………………………………………………………………… 9 物方视场角测试 13 ………………………………………………………………………………………… 10 相对孔径测试 14 ………………………………………………………………………………………… 11 透射比测试 16 …………………………………………………………………………………………… 12 杂光系数测试 18 …………………………………………………………………………………………GB/T30697—2014 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)提出并归口。 本标准起草单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。 本标准主要起草人:武星星、刘金国、贾平、吴国栋、韩诚山、万志、周怀得、何静。 ⅠGB/T30697—2014 星载大视场多光谱相机性能测试方法 1 范围 本标准规定了星载大视场多光谱相机的测试环境、测试设备和测试方法。 本标准适用于视场角10°~120°、工作波段在380nm~1100nm之间、波段数量3~10个、通过焦 平面拼接实现的星载大视场多光谱相机的实验室性能测试。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T13962—2009 光学仪器术语 GB/T14950—2009 摄影测量与遥感术语 GB/T25915.1—2010 洁净室及相关受控环境 第1部分:空气洁净度等级 GB50611—2010 电子工程防静电设计规范 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 GB/T13962—2009和GB/T14950—2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 星载大视场多光谱相机 spacebornemultispectralcamerawithwidefieldofview 以卫星为平台,视场角10°~120°、工作波段在380nm~1100nm之间、波段数量3~10个、通过焦 平面拼接实现大视场的光学遥感相机。 3.1.2 波长准确度 wavelengthaccuracy 仪器波长指示器上所指示的波长值与实际波长值的变化量。 3.1.3 波长重复性 wavelengthrepeatability 仪器波长指示器多次指示同一波长时所给出的实际波长值的变化量。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CCD 电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice) FWHM半高全宽(FullWidthHalfMaximum) RMS均方根(RootMeanSquare) UPS不间断电源(UninterruptiblePowerSystem) 1GB/T30697—2014 4 一般要求 4.1 测试环境 测试环境应满足如下条件: a) 温度:20℃±1℃,待测试相机对温度有特殊要求时,按要求执行,以尽量模拟相机在轨运行 期间的实际工作温度为原则; b)相对湿度:40%~60%,待测试相机对相对湿度有特殊要求时,按要求执行; c)洁净度:达到或高于GB/T25915.1—2010规定的ISO8级; d)防静电要求:防静电工作区符合GB50611—2010的相关规定,参加人员穿着防静电服和防静 电胶鞋,操作人员佩带防静电腕带。 4.2 测试设备和仪器 4.2.1 设备和仪器 测试中使用的设备和仪器应在使用有效期内或者使用前经过上一级标准计量单位标定,性能指标 等满足测试的要求。 4.2.2 电源电压与频率 被测相机供电电源的电压与频率应与卫星上一致,使用UPS不间断电源,避免突然断电对相机的 损坏。 4.3 测试报告 测试报告的内容包括测试项目、测试条件、测试设备、测试人员、测试时间及地点、测试数据及分析 和测试结论。 5 实验室光谱定标 5.1 测试目的 测量星载大视场多光谱相机各光谱通道的相对光谱响应曲线,确定各光谱通道的峰值波长、半峰值 起始波长、半峰值终止波长和光谱半宽度。 5.2 测试条件 除了符合4.1规定外,要求测试应在屏蔽杂光的暗室内进行。 5.3 测试设备 5.3.1 宽谱照明光源 输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,并具有良好的稳定性和较强的光谱辐亮 度输出,可选用卤钨灯、氙灯等。 5.3.2 标准参考谱线光源 应具有稳定的特征谱线,可采用低压汞灯、稳频激光器等。 2GB/T30697—2014 5.3.3 单色仪 输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,波长准确度和波长重复性应小于光谱定 标峰值波长允许偏差的三分之一。 5.3.4 平行光管 输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,发散角应至少覆盖星载大视场多光谱相 机的10~20个像元,出瞳应大于星载大视场多光谱相机入瞳。 5.3.5 光谱辐射计 测量范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,光谱分辨率应小于光谱定标峰值波长允许偏 差,重复性应小于1%,并且在使用前对波长准确度和光谱辐亮度响应度进行校准。 5.3.6 数据采集系统 对待测试相机输出的各光谱通道数据进行显示、采集、存储和处理,满足待测试相机的数传接口要 求,图像数据的显示、采集、存储和处理的量化位数和待测试相机的量化位数相同,具备单次采集、存储 和处理固定行数图像数据的能力。 5.3.7 转台 调整星载大视场多光谱相机的光轴指向,当星载大视场多光谱相机的焦平面由多片成像传感器拼 接而成时,通过调整转台使单色仪的狭缝像落在不同片的成像传感器上。 5.4 测试流程 具体测试步骤如下: a)对单色仪进行波长校准。单色仪波长校准原理见图1,采用标准参考谱线光源作为测试光源, 控制单色仪进行波长扫描,同时读取光谱辐射计的输出。将输出曲线上的峰值点对应的波长 与标准参考谱线光源的特征谱线波长进行比较,以标准参考谱线光源的特征谱线为基准对单 色仪的波长位置进行校正,建立单色仪控制输出波长与波长真值的对应关系。 b)将测试光源更换为宽谱照明光源,按图2布置好单色仪、平行光管和待定标相机,调整后3者 的光轴同心,相机入瞳靠近转台回转中心。关闭光源,使待定标相机在暗背景下成像,由数据 采集系统采集各光谱通道的暗背景图像数据,采集多组数据取平均值,数据不少于50组。 说明: 1———标准参考谱线光源; 2———单色仪; 3———平行光管; 4———光谱辐射计。 图1 单色仪波长校准原理示意图 3GB/T30697—2014 说明: 1———宽谱照明光源; 2———单色仪; 3———平行光管; 4———光谱辐射计; 5———星载大视场多光谱相机; 6———转台。 图2 光谱定标原理示意图 c)通过单色仪预扫描,找到相机待定标光谱通道输出的狭缝像的最大灰度值对应的波长位置,将 单色仪的输出设置为该波长,调节宽谱照明光源的电流改变光源能量,使相机待定标光谱通道 输出的狭缝像的最大灰度值达到其满量程的1/2~2/3。 d)在定标谱段范围内,连续调整单色仪的输出波长,调整步长应不大于待定标相机的光谱定标峰 值波长允许偏差。利用光谱辐射计测量不同波长单色平行光的相对光谱辐射强度。由数据采 集系统采集不同波长单色平行光对应的待标定相机各光谱通道光谱定标图像数据,采集多组 数据取平均值,数据不少于50组。 e)由各光谱通道在不同波长单色平行光下的光谱定标图像数据、相对光谱辐射强度以及暗背景 图像数据,用光谱定标图像数据减去暗背景图像数据后除以相对光谱辐射强度,并进行归一 化,得到不同波长下的相对光谱响应度,从而可以绘制各光谱通道的相对光谱响应曲线,计算 得到各光谱通道的峰值波长、半峰值起始波长、半峰值终止波长和光谱半宽度。当相机的焦平 面由多片成像传感器拼接而成时,调整转台使单色仪的狭缝像落在不同片的成像传感器上,重 复步骤c)~e)直到各片传感器测试完毕。 5.5 数据处理方法 5.5.1 半峰值起始波长 从相对光