Для применения спектрометров в задачах дистанционного зондирования Земли исследователю необходимо выбирать режимы регистрации спектров, позволяющие добиться наивысшей точности спектральных измерений. При регистрации сигнала с борта авианосителей, обеспечивающих максимальный охват исследуемой территории, важно получить данные с максимальным отношением сигнал-шум за минимальное время, поскольку накопление выборки спектров для последующего усреднения невозможно. В работе представлены экспериментальные результаты определения компонентов шума (шума считывания; фотонного, электронного дробового и структурного шумов) для монохромной неохлаждаемой ПЗС-линейки Toshiba TCD1304DG (ПЗС – приборы с зарядовой связью) при различных условиях регистрации спектра: температуре детектора, времени экспозиции. Полученные зависимости компонентов шума позволяют оценить уровень шума для известных условий регистрации спектров. Предлагается алгоритм обработки данных ПЗС на основе адаптивного фильтра Винера с целью увеличения соотношения сигнал-шум путем использования априорной информации о статистических параметрах компонентов шума. Такой подход позволил увеличить отношение сигнал-шум спектров яркости небесной сферы на 4–9 дБ при регистрации сигнала на различных временах экспозиции. Практическое применение предлагаемого алгоритма уменьшило неопределенность расчета вегетационного индекса NDVI в 1,5 раза при регистрации спектров отражения растительности с борта самолета в надирной геометрии измерений.
1. A technique for evaluation of CCD video-camera noise / K. Irie [et al.] // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. – 2008. – Vol. 18, iss. 2. – P. 280–284.
2. A model for measurement of noise in CCD digital-video cameras / K. Irie [et al.] // Measurement Science and Technology. – 2008. – Vol. 19, no. 4. – P. 1–5.
3. Матюхин, В. В. Модель шума фоточувствительной матрицы Dalsa CM42M / В. В. Матюхин, Д. Г. Паринов, Е. А. Татаринова // Прикладная физика. – 2017. – № 6. – С. 60–67.
4. Литвинович, Г. С. Методика определения характеристик спектрального прибора для геофизических наблюдений / Г. С. Литвинович, И. И. Бручковский, С. И. Бручковская // Cовременные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса : тез. докл. XV Всерос. откр. конф., Москва, 13–17 нояб. 2017 г. / Институт космических исследований Российской академии наук ; ред. : Л. М. Зеленый [и др.]. – М., 2017. – С. 139.
5. Алгоритм коррекции дифракции второго порядка в спектрометре с вогнутой дифракционной решеткой / С. И. Бручковская [и др.] // Журн. приклад. спектроскопии. – 2019. – Т. 86, № 4. – С. 620–627.
6. Энергетическая калибровка оптических съемочных систем дистанционного зондирования / И. М. Цикман [и др.] // Метрология и приборостроение. – 2012. – № 3(58). – С. 13–20.
7. Kacker, R. Guidelines for Radiometric Calibration of Electro-Optical Instruments for Remote Sensing / R. Kacker. – National Institute of Standards and Technology, 2015. – 131 p.
8. Ferrero, A. Low-uncertainty absolute radiometric calibration of a CCD / A. Ferrero, J. Campos, A. Pons // Metrologia. – 2006. – Vol. 43, no. 2. – P. 17–21.
9. Князев, М. Г. Расчет пороговых значений потока излучения и освещенности для ПЗС матриц KODAK KAI-1003M, KODAR KAI-1020, PHILIPS FTF3020M / М. Г. Князев, А. В. Бондаренко, И. В. Докучаев // Цифровая обработка сигналов. – 2006. – № 3. – С. 49–56.
10. Jae, S. Lim. Two-Dimensional Signal and Image Processing / Lim Jae S. – Prentice Hall PTR, 1989. – 694 p.
