“嫦娥”之眼(2)
校正还原，为了“看得真”
彩色校正与还原一直是空间相机设计中的关键和难点，校正效果将直接影响到成像质量和空间观测任务能否顺利完成。
传统彩色相机是通过标准色标板成像获取标定系数，还原图像真实色彩的；然而，月面的光照环境与地面光照光谱分布的不一致性、月面场景的未知性以及“嫦娥”三号无法携带标准色标的约束性，造成未经校正的月面成像存在色彩偏差，图像质量得不到保证，无法为后续的月面科学探测研究提供真实、准确的数据依据。
我国的科研人员从月面成像彩色偏差因素、相机自身光谱响应特性出发，提出针对月面特殊光照环境且无需月面色标的两步彩色校正方法：第一步，校正相机响应光谱和CIE(国际照明委员会)标准观察者的不一致性，提高对于不同色度值图像彩色定标的适应性和有效性；第二步，在地面模拟的月面光谱分布光照环境下，采用9阶中性色标白平衡，有效抑制月面光照对图像色彩的影响，提高白平衡校正系数对月面较大范围光照变化的泛化能力。由此最终解决了月面无色标的约束性、月面光照环境与地面光照的不一致性、月面特殊场景的适应性等问题，圆满完成了月面彩色图像的校正与还原任务。
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▲ 经彩色校正前后的国旗图像对比
▲ 經彩色校正前后的“玉兔”侧面图像对比
▲ 经彩色校正前后的月面图像对比
2013年12月2日1时30分，“嫦娥”三号怀抱熟睡的“玉兔”一号乘坐“专机”—“长征”三号乙运载火箭，启程奔月，并于14日21时11分顺利抵达月面虹湾地区，开始了奇幻的探月之旅。
2013年12月15日4时35分，“玉兔”一号脱离“嫦娥”三号的怀抱，成功实现了在月球表面上的自主“行走”。中国“玉兔”的“足迹”首次刻在了月球上，开创了中国探月的新历史。
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“站得高，才能看得远。”地形地貌相机高坐在“嫦娥”顶部的“自拍杆”上，是“嫦娥”的“眼睛”。跟着这双“眼睛”，我们终于可以走进广寒宫中去看看了。
互拍，任务成功的“评判师”
2013年12月15日23时46分，“嫦娥”三号和“玉兔”一号进行了首次互拍(这就是我们能够看到“嫦娥”和“玉兔”在月表倩影的秘密)。这是我国首次在地外天体上获取“玉兔”的清晰彩色图像，“玉兔”上鲜艳夺目的五星国旗瞬间被定格为永恒。这次互拍也标志着本次探月任务的成功。
为什么说“嫦娥”和“玉兔”的互拍是任务成功与否的“评判师”？
从表面上看，“嫦娥”和“玉兔”的互拍只是拍几张照片而已，但其背后隐含的信息量可不小。
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▲ 中国“足迹”刻在月球上
▲ “自拍杆”上的地形地貌相机
▲ 虹湾地区“嫦娥”三号周边360°全景镶嵌影像图(圆柱投影)
▲ 虹湾地区“嫦娥”三号周边360°全景镶嵌影像图(方位投影)
直观上来说，“嫦娥”和“玉兔”的互拍是为了让地面人员能够通过画面对“嫦娥”和“玉兔”各自的身体状态和模样有更直观的认识与了解；同时，两者的互拍可以让“嫦娥”和“玉兔”通过相机相互看到自己，查看月尘是否落到相机上，验证相机是否能够正常工作。更重要的是，拍照过程中，“玉兔”在寻找拍照点位时，可以检验自身在月面“行走”的性能，即“玉兔”的“脚”与“玉兔”的“眼睛”能否正常配合。这些问题都可以通过“嫦娥”和“玉兔”的互拍得到全方位体现。
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▲“嫦娥”“玉兔”思乡遥相望，月面处处有真情
▲ 中国首次在地外天体(月球)上拍摄的地球
真的瞧到了“广寒宫”
2013年12月17日至18日，地面人员利用“嫦娥”三号的“自拍杆”进行了虹湾地区“嫦娥”三号周边360°拍摄：相机每隔18°拍摄一次，共拍摄20次，完成一次环拍；在每个方位上，又以上、中、下等几个不同的角度拍摄5次。这样一来，总共使用100张图像拼出了“嫦娥”三号周边360°范围的全景镶嵌影像图，较全面地展示了月面的地形地貌，达到了由近及远的效果。
2013年12月23日，地面人员利用地形地貌相机拍摄的30张照片拼接组成了“嫦娥”三号和“玉兔”一号的思乡画。
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▲ 月球背面的“玉兔”二号
▲ 月球背面“嫦娥”四号周边360°全景镶嵌影像图(圆柱投影)
▲ 月球背面“嫦娥”四号周边360°全景镶嵌影像图(方位投影)
2013年12月25日，地面人员进行了地形地貌相机的拓展任务，利用地形地貌相机从月球的角度观看“嫦娥”和“玉兔”的家乡—地球。这是我国首次在地外天体(月球)上拍摄地球。
2019年1月3日，作为“嫦娥”三号的孪生姊妹，“嫦娥”四号实现了人类首次在月球背面软着陆的壮举。地形地貌相机又一次大显身手：通过该设备，人们看到了月球背面的“玉兔”二号和月球背面艾特肯盆地区域“嫦娥”四号周边360°全景镶嵌影像图。
上述影像图片表明，地形地貌相机在月面工作正常，获得的科学数据满足预期，图像纹理清晰，层次丰富，月表地物边缘明显，彩色效果与人眼的视觉感知比较一致，图像质量良好。这意味着，地形地貌相机为“嫦娥”三号和“嫦娥”四号在月面探测任务的顺利完成发挥了关键作用。
未来，随着深空探测科学相机技术的发展，人类认识未知太空世界将会拥有一双更明亮的“眼睛”。, 百拇医药(余国彬)