專利名稱：基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法，屬于 高光譜遙感礦物識(shí)別領(lǐng)域，它適用于利用高光譜遙感數(shù)據(jù)定量識(shí)別巖石或土壤中的礦物組 成及含量。
背景技術(shù)：
高光譜遙感具有圖譜合一的特點(diǎn)，可根據(jù)礦物的精細(xì)光譜特征進(jìn)行礦物信息的識(shí) 別。目前，高光譜遙感礦物識(shí)別分為定性識(shí)別與定量識(shí)別。定性識(shí)別主要有兩大類方法—— 基于光譜專家知識(shí)的識(shí)別方法、基于光譜相似性算法的識(shí)別方法。定量識(shí)別的方法以光譜 分解為基本方法。無論是定性識(shí)別還是定量識(shí)別，上述方法均以反射光譜的吸收譜段為識(shí) 別礦物的主要依據(jù)。對(duì)于譜段范圍未覆蓋礦物吸收譜段的高光譜數(shù)據(jù)，常用的基于吸收譜段的礦物識(shí) 別方法難以應(yīng)用，需開發(fā)基于反射峰的礦物識(shí)別方法。對(duì)于譜段范圍覆蓋礦物吸收譜段的 高光譜數(shù)據(jù)，基于反射峰的礦物識(shí)別方法同樣具有重要意義，綜合利用光譜反射峰與吸收 譜段進(jìn)行礦物定量識(shí)別，相對(duì)于單獨(dú)利用吸收譜段進(jìn)行礦物定量識(shí)別，可能會(huì)提高識(shí)別的 精度與準(zhǔn)確度。中國(guó)嫦娥一號(hào)月球探測(cè)衛(wèi)星攜帶有高光譜儀即屬于譜段范圍未覆蓋待識(shí)別礦物 吸收譜段的光譜儀，其譜段范圍為0. 48-0. 96 μ m,而月壤主要礦物(斜長(zhǎng)石、橄欖石、斜方 輝石、單斜輝石、鈦鐵礦)的主要吸收譜段為0. 8-2. 0 μ m，常用的基于吸收譜段的礦物識(shí)別 方法難以應(yīng)用。0.48-0. 96 μ m可覆蓋月表主要礦物的反射峰。因此，開發(fā)基于光譜反射峰 的月壤礦物定量識(shí)別方法，是利用嫦娥一號(hào)高光譜儀進(jìn)行月表礦物識(shí)別的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
1、目的本發(fā)明的目的是，針對(duì)目前高光譜遙感礦物含量定量反演方法中沒有充 分挖掘光譜反射峰中蘊(yùn)含的礦物信息的問題，提供了一種基于光譜反射峰分解的高光譜遙 感礦物含量定量反演方法，它不僅可應(yīng)用于類似于嫦娥一號(hào)未覆蓋礦物吸收譜段的高光譜 數(shù)據(jù)，而且可用于譜段范圍覆蓋礦物吸收譜段的高光譜數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用光譜反射峰與吸收 譜帶進(jìn)行礦物含量定量反演，提高反演精度與準(zhǔn)確度。2、需解決的技術(shù)問題常用的高光譜遙感礦物識(shí)別的方法均是針對(duì)反射光譜的吸收譜段，通過識(shí)別吸收 譜段的各種特征(吸收谷位置、譜形等)來識(shí)別礦物。因此，需將反射峰轉(zhuǎn)換為吸收谷的譜 形(將反射光譜轉(zhuǎn)換為吸收光譜)，才可應(yīng)用高光譜遙感礦物識(shí)別的方法。例如，對(duì)反射峰 直接進(jìn)行去連續(xù)統(tǒng)處理，則反射峰的譜形的信息會(huì)被抑制，只有將反射峰轉(zhuǎn)換為類似于吸 收谷的譜形，連續(xù)統(tǒng)處理才可突出反射峰的譜形，才可能從中挖掘礦物信息。從遙感物理的基礎(chǔ)理論出發(fā)，反射光譜與吸收光譜的轉(zhuǎn)換公式為(在沒有透射的 情況下)
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其中，SAbsoption為吸收光譜，SEe flec tan ce為反射光譜。這一轉(zhuǎn)換方法符合遙感物理 的基礎(chǔ)理論，但給數(shù)據(jù)處理帶來了困難，使連續(xù)統(tǒng)去除這一對(duì)于抑制由于地形、照度等因素 所致的光譜變異較好的方法無法應(yīng)用。連續(xù)統(tǒng)去除的過程是對(duì)光譜進(jìn)行除法運(yùn)算的過程， 只有反射光譜與吸收光譜轉(zhuǎn)換的過程也是乘法或除法，才能通過連續(xù)統(tǒng)去除抑制反射光譜 中包含的地形、照度等外界因素，突出其中蘊(yùn)含的礦物信息。利用公式(1)計(jì)算的吸收光譜 無法再運(yùn)用連續(xù)統(tǒng)去除的方法來處理。因此，需要開發(fā)基于乘法或除法的反射光譜與吸收 光譜轉(zhuǎn)換方法。另外，高光譜遙感獲取的均是是多種礦物的混合光譜，并且混合特性為非線性混 合。混合光譜的形成過程是光波與礦物顆粒之間反射、透射、折射、衍射、(多次與單次)散 射等多種物理過程綜合作用的結(jié)果，導(dǎo)致光譜混合為非線性混合，運(yùn)用光譜線性分解模型 解決非線性混合的光譜會(huì)造成較大的誤差。需開發(fā)礦物光譜非線性混合效應(yīng)所致的誤差的 修正方法。3、技術(shù)方案本發(fā)明針對(duì)上述需要解決的技術(shù)問題，提出了相應(yīng)的解決方案。整體解決方案見 附圖1。本發(fā)明基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法，該方法具體步驟 如下步驟一數(shù)據(jù)的讀入這些數(shù)據(jù)包括高光譜遙感數(shù)據(jù)與端元光譜數(shù)據(jù)，其中端元的礦物種類來自于專家 知識(shí)。步驟二 反射峰波段的截取其截取方法為，截取介于兩個(gè)吸收譜段之間的反射光譜為反射峰，截取的兩個(gè)端 點(diǎn)分別為左右兩個(gè)吸收譜段的中心。步驟三反射光譜與吸收光譜的轉(zhuǎn)換其轉(zhuǎn)換公式為，
C
「 ， ρArtificialS Absop— = ~-
O Re flec Imce其中，SAbs。pti。n為吸收光譜，Stoificdal為反射率較低(小于待識(shí)別礦物的反射率)且 所有波段反射率均相同的人為反射光譜(一般設(shè)定為0.01)，Slte flec tan。e為反射光譜。這一 公式是基于除法的反射光譜與吸收光譜轉(zhuǎn)換方法，為后續(xù)的連續(xù)統(tǒng)去除法對(duì)光譜進(jìn)行處理 奠定了基礎(chǔ)。步驟四光譜連續(xù)統(tǒng)去除其實(shí)現(xiàn)方法為，光譜連續(xù)統(tǒng)去除(Continum Removal)是一種用于分離光譜吸收 特征的光譜分析方法，廣泛應(yīng)用高光譜遙感中去除背景影響并分離某些特定物質(zhì)的吸收特 征。連續(xù)統(tǒng)被定義為反射光譜曲線中反射峰之間的線性連接部分，連接折線在反射光譜峰
值處的外角大于180度。連續(xù)統(tǒng)去除即以反射光譜除以連續(xù)統(tǒng)光譜，如下公式所示。 D R 其中，Rra為連續(xù)統(tǒng)去除后的吸收光譜，R吸收光譜，Rc為吸收光譜的連續(xù)統(tǒng)。經(jīng)過連續(xù)統(tǒng)去除之后，端點(diǎn)處反射率為1，端點(diǎn)之間反射率均小于1。步驟五光譜線性分解其實(shí)現(xiàn)方法為，混合光譜是由各組成礦物端元光譜線性混合而成，各組成礦物光 譜在混合光譜中的比例就是巖石表面該礦物面積占巖石面積的比例，光譜分解就是求取該 面積比例，將其視為礦物在巖石中的體積百分含量；線性混合數(shù)學(xué)表達(dá)式為 其中Wmix為混合光譜(單次散射反照率光譜)，Bi為各個(gè)混合端元的含量，Wi為各 端元的光譜，δ混合誤差，i為端元的編號(hào)，η為端元總數(shù)。光譜分解就是在已知wmix、Wi的情況下求解 。求解礦物含量就是求解均方根最 小值的過程，均方根表達(dá)式為 在光譜分解的過程中，加入兩個(gè)約束條件，分別為各端元含量總和為100%以及各 端元含量為O 100%。端元光譜采用USGS光譜庫中的光譜，端元種類可以綜合利用高光 譜數(shù)據(jù)端元提取算法與一些先驗(yàn)知識(shí)來確定。對(duì)混合光譜與端元光譜經(jīng)過步驟一至步驟四的處理之后，即可用上述方法進(jìn)行分 解。在光譜分解中加入所有波段均為1的端元，代表“無明顯反射峰”的礦物端元?！盁o明 顯反射峰”的礦物端元的光譜無論反射率大小，經(jīng)過去連續(xù)統(tǒng)之后反射率在所有波段均為 1(實(shí)際數(shù)據(jù)由于噪聲的影響，并不嚴(yán)格等于1，而是接近于1)。步驟六建立礦物光譜分解含量與真實(shí)含量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系其實(shí)現(xiàn)方法為，(1)根據(jù)如下公式，將各端元反射光譜光譜轉(zhuǎn)換為單次散射反照率 其中，S為單次散射反照率，R為反射率。(2)基于端元光譜隨機(jī)生成混合光譜，在各端元含量為0-100%以及所有端元含 量之和為100%的約束條件下，隨機(jī)生成各端元的含量值，為使建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系具有統(tǒng)計(jì)意 義，需隨機(jī)生成一定數(shù)量的端元含量值。(3)基于各端元礦物的單次散射反照率以及隨機(jī)生成的各端元礦物的含量值，計(jì) 算隨機(jī)混合單次散射反照率，計(jì)算公式如下 其中，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率，i為各端元編號(hào)，Ai為隨機(jī)生成的各端元 的含量值，Si為各端元的單次散射反照率。(4)根據(jù)如下公式，將隨機(jī)混合單次散射反照率轉(zhuǎn)換為隨機(jī)混合反射率 其中，RMix為隨機(jī)混合反射率，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率。(5)利用步驟一至步驟五的方法對(duì)隨機(jī)混合反射光譜進(jìn)行分解，計(jì)算其光譜分解
含量(6)建立光譜分解含量與真實(shí)含量(各端元的隨機(jī)含量值)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，統(tǒng)計(jì)公式 一般為二次多項(xiàng)式。步驟七根據(jù)建立的步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將步驟五計(jì)算的礦物光譜分解含量 轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量；其實(shí)現(xiàn)方法為，利用步驟一至步驟五的方法，對(duì)光譜反射峰進(jìn)行處 理，計(jì)算其光譜分解含量，之后根據(jù)步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將計(jì)算的礦物光譜分解含量轉(zhuǎn) 換為礦物真實(shí)含量。4、優(yōu)點(diǎn)及功效本發(fā)明基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方 法，它與現(xiàn)有技術(shù)比，其主要優(yōu)點(diǎn)是充分挖掘了光譜反射峰中蘊(yùn)含的礦物含量信息，提高 了高光譜遙感礦物信息識(shí)別的定量化程度、可靠性與準(zhǔn)確度。
圖1為本發(fā)明基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法的實(shí)現(xiàn) 流程示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1，為了更好的說明本發(fā)明基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量 反演方法，利用橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石四種礦物組成的混合體系進(jìn)行試驗(yàn)。(1)試驗(yàn)所用的設(shè)備為工作站，規(guī)格型號(hào)為Dell Precision 4700，操作系統(tǒng)為 WindowsXP(64 位)，CPU 為 2. 66GHz,內(nèi)容為 32GB，硬盤為 1T。(2)具體步驟如下步驟一，讀入由四種礦物組成的混合體系的反射光譜(一共為43條混合光譜)，以 及四種礦物(橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石)的端元光譜。步驟二，截取0. 48-0. 96 μ m譜段內(nèi)的反射光譜為橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、斜 長(zhǎng)石的反射峰譜段；步驟三，將反射光譜轉(zhuǎn)換為吸收光譜；其轉(zhuǎn)換公式為，
L0058」 ^ 其中，SAbs。pti。n為吸收光譜，Stoificdal為反射率較低(小于待識(shí)別礦物的反射率)且 所有波段反射率均相同的人為反射光譜(一般設(shè)定為0.01)，Slte flec tan。e為反射光譜。其結(jié) 果是將反射峰譜形轉(zhuǎn)換為吸收譜段譜形；步驟四，對(duì)吸收光譜進(jìn)行連續(xù)統(tǒng)去除處理；連續(xù)統(tǒng)被定義為反射光譜曲線中反射峰之間的線性連接部分，連接折線在反射光
譜峰值處的外角大于180度。連續(xù)統(tǒng)去除即以反射光譜除以連續(xù)統(tǒng)光譜，如下公式所示。 D R 其中，Rra為連續(xù)統(tǒng)去除后的吸收光譜，R吸收光譜，Rc為吸收光譜的連續(xù)統(tǒng)。經(jīng)過 連續(xù)統(tǒng)去除之后，端點(diǎn)處反射率為1，端點(diǎn)之間反射率均小于1。其結(jié)果是突出了反射峰的 光譜譜形，壓制了地形、照度等外界因素對(duì)光譜的影響；步驟五，對(duì)去連續(xù)統(tǒng)后的光譜進(jìn)行分解，得到光譜分解含量；光譜分解就是求取礦物面積占巖石面積的比例，將其視為礦物在巖石中的體積百 分含量；線性混合數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中Wmix為混合光譜(單次散射反照率光譜)，Bi為各個(gè)混合端元的含量，Wi為各 端元的光譜，δ混合誤差，i為端元的編號(hào)，η為端元總數(shù)。光譜分解就是在已知wmix、Wi情況下求解％。求解礦物含量就是求解均方根最小 值的過程，均方根表達(dá)式為 在光譜分解的過程中，加入兩個(gè)約束條件，分別為各端元含量總和為100%以及各 端元含量為0 100%。端元光譜采用USGS光譜庫中的光譜，端元種類可以綜合利用高光 譜數(shù)據(jù)端元提取算法與一些先驗(yàn)知識(shí)來確定。對(duì)混合光譜與端元光譜經(jīng)過步驟一至步驟四的處理之后，即可用上述方法進(jìn)行分 解。在光譜分解中加入所有波段均為1的端元，代表“無明顯反射峰”的礦物端元?！盁o明 顯反射峰”的礦物端元的光譜無論反射率大小，經(jīng)過去連續(xù)統(tǒng)之后反射率在所有波段均為 1(實(shí)際數(shù)據(jù)由于噪聲的影響，并不嚴(yán)格等于1，而是接近于1)。其結(jié)果是得到了四種端元 礦物的光譜分解含量，橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、斜長(zhǎng)石光譜分解含量與真實(shí)含量之差 平均分別約為25%、11%、7%、23% (單位均為體積百分含量)；步驟六，建立礦物光譜分解含量與真實(shí)含量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系；(1)根據(jù)如下公式，將各端元反射光譜光譜轉(zhuǎn)換為單次散射反照率 其中，S為單次散射反照率，R為反射率。(2)基于端元光譜隨機(jī)生成混合光譜，在各端元含量為0-100%以及所有端元含 量之和為100%的約束條件下，隨機(jī)生成各端元的含量值，為使建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系具有統(tǒng)計(jì)意 義，需隨機(jī)生成一定數(shù)量的端元含量值。(3)基于各端元礦物的單次散射反照率以及隨機(jī)生成的各端元礦物的含量值，計(jì) 算隨機(jī)混合單次散射反照率，計(jì)算公式如下其中，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率，i為各端元編號(hào)，Ai為隨機(jī)生成的各端元 的含量值，Si為各端元的單次散射反照率。(4)根據(jù)如下公式，將隨機(jī)混合單次散射反照率轉(zhuǎn)換為隨機(jī)混合反射率 其中，RMix為隨機(jī)混合反射率，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率。(5)利用步驟一至步驟五的方法對(duì)隨機(jī)混合反射光譜進(jìn)行分解，計(jì)算其光譜分解含量。(6)建立光譜分解含量與真實(shí)含量(各端元的隨機(jī)含量值)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，統(tǒng)計(jì)公式 為二次多項(xiàng)式。其結(jié)果是橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、斜長(zhǎng)石四種礦物真實(shí)含量與光譜分 解含量的統(tǒng)計(jì)公式分別為(χ為真實(shí)含量、y為光譜分解含量)橄欖石:y= 1. 07x2-0. 42x+0. 015 (相關(guān)系數(shù)為 0. 93)；單斜輝石:y= 0. 627χ2+0. 37χ_0· 01 (相關(guān)系數(shù)為 0. 99)；斜方輝石:y= -0. 652x2+1. 49x+0. 06 (相關(guān)系數(shù)為 0. 98)；斜長(zhǎng)石:y= 0. 561x2+0. 112x+0. 297 (相關(guān)系數(shù)為 0. 62)。步驟七，將步驟五計(jì)算的光譜分解含量轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量；利用步驟一至步驟五的方法，對(duì)光譜反射峰進(jìn)行處理，計(jì)算其光譜分解含量，之后 根據(jù)步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將計(jì)算的礦物光譜分解含量轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量。其結(jié)果是 橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、斜長(zhǎng)石反演的含量與真實(shí)含量之差平均分別約為13.7%、 4.8%,2.5%,12% (單位均為體積百分含量)。
權(quán)利要求
一種基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法，其特征在于該方法具體步驟如下步驟一數(shù)據(jù)的讀入這些數(shù)據(jù)包括高光譜遙感數(shù)據(jù)與端元光譜數(shù)據(jù)；步驟二反射峰波段的截取其截取方法為，截取介于兩個(gè)吸收譜段之間的反射光譜為反射峰，截取的兩個(gè)端點(diǎn)分別為左右兩個(gè)吸收譜段的中心；步驟三反射光譜與吸收光譜的轉(zhuǎn)換其轉(zhuǎn)換公式為， <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>Absoption</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>S</mi><mi>Artificial</mi> </msub> <msub><mi>S</mi><mrow> <mi>Reflec</mi> <mi>tan</mi> <mi>ce</mi></mrow> </msub></mfrac> </mrow>其中，SAbsoption為吸收光譜，SArtificial反射率較低且所有波段反射率均相同的人為反射光譜，SRe flec tan ce為反射光譜；步驟四光譜連續(xù)統(tǒng)去除其實(shí)現(xiàn)方法為，光譜連續(xù)統(tǒng)去除是一種用于分離光譜吸收特征的光譜分析方法，連續(xù)統(tǒng)被定義為反射光譜曲線中反射峰之間的線性連接部分，連接折線在反射光譜峰值處的外角大于180度；連續(xù)統(tǒng)去除即以反射光譜除以連續(xù)統(tǒng)光譜，如下公式所示 <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>cr</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>R</mi> <msub><mi>R</mi><mi>c</mi> </msub></mfrac> </mrow>其中，Rcr為連續(xù)統(tǒng)去除后的吸收光譜，R吸收光譜，Rc為吸收光譜的連續(xù)統(tǒng)；經(jīng)過連續(xù)統(tǒng)去除之后，端點(diǎn)處反射率為1，端點(diǎn)之間反射率均小于1；步驟五光譜線性分解其實(shí)現(xiàn)方法為，混合光譜是由各組成礦物端元光譜線性混合而成，各組成礦物光譜在混合光譜中的比例就是巖石表面該礦物面積占巖石面積的比例，光譜分解就是求取該面積比例，將其視為礦物在巖石中的體積百分含量；線性混合數(shù)學(xué)表達(dá)式為 <mrow><msub> <mi>w</mi> <mi>mix</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>η</mi></munderover><msub> <mi>a</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi></msub><mo>+</mo><mi>δ</mi> </mrow>其中wmix為混合光譜即單次散射反照率光譜，ai為各個(gè)混合端元的含量，wi為各端元的光譜，δ混合誤差，i為端元的編號(hào)，η為端元總數(shù)；光譜分解就是在已知wmix、wi的情況下求解ai，求解礦物含量就是求解均方根最小值的過程，均方根表達(dá)式為 <mrow><mi>RMS</mi><mo>=</mo><msqrt> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>m</mi> </munderover> <mi>δ</mi> <msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>λ</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>j</mi><mn>2</mn> </msubsup> <mo>/</mo> <mi>m</mi></msqrt> </mrow>在光譜分解的過程中，加入兩個(gè)約束條件，分別為各端元含量總和為100％以及各端元含量為0～100％；端元光譜采用USGS光譜庫中的光譜，端元種類可以綜合利用高光譜數(shù)據(jù)端元提取算法與一些先驗(yàn)知識(shí)來確定；對(duì)混合光譜與端元光譜經(jīng)過步驟一至步驟四的處理之后，即可用上述方法進(jìn)行分解，在光譜分解中加入所有波段均為1的端元，代表“無明顯反射峰”的礦物端元；“無明顯反射峰”的礦物端元的光譜無論反射率大小，經(jīng)過去連續(xù)統(tǒng)之后反射率在所有波段均為1；步驟六建立礦物光譜分解含量與真實(shí)含量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系其實(shí)現(xiàn)方法為，(1)根據(jù)如下公式，將各端元反射光譜光譜轉(zhuǎn)換為單次散射反照率 <mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>R</mi> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>R</mi> </mrow></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>其中，S為單次散射反照率，R為反射率；(2)基于端元光譜隨機(jī)生成混合光譜，在各端元含量為0-100％以及所有端元含量之和為100％的約束條件下，隨機(jī)生成各端元的含量值，為使建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系具有統(tǒng)計(jì)意義，需隨機(jī)生成一定數(shù)量的端元含量值；(3)基于各端元礦物的單次散射反照率以及隨機(jī)生成的各端元礦物的含量值，計(jì)算隨機(jī)混合單次散射反照率，計(jì)算公式如下 <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>Mix</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow>其中，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率，i為各端元編號(hào)，Ai為隨機(jī)生成的各端元的含量值，Si為各端元的單次散射反照率；(4)根據(jù)如下公式，將隨機(jī)混合單次散射反照率轉(zhuǎn)換為隨機(jī)混合反射率 <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>Mix</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msqrt> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub><mi>S</mi><mi>Mix</mi> </msub></msqrt> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msqrt> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub><mi>S</mi><mi>Mix</mi> </msub></msqrt> </mrow></mfrac> </mrow>其中，RMix為隨機(jī)混合反射率，SMix為隨機(jī)混合單次散射反照率；(5)利用步驟一至步驟五的方法對(duì)隨機(jī)混合反射光譜進(jìn)行分解，計(jì)算其光譜分解含量；(6)建立光譜分解含量與真實(shí)含量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，統(tǒng)計(jì)公式一般為二次多項(xiàng)式；步驟七根據(jù)建立的步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將步驟五計(jì)算的礦物光譜分解含量轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量，其實(shí)現(xiàn)方法為，利用步驟一至步驟五的方法，對(duì)光譜反射峰進(jìn)行處理，計(jì)算其光譜分解含量，之后根據(jù)步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將計(jì)算的礦物光譜分解含量轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量。
全文摘要
一種基于光譜反射峰分解的高光譜遙感礦物含量定量反演方法，它有七大步驟步驟一、數(shù)據(jù)的讀入；步驟二、反射峰波段的截?。徊襟E三、反射光譜與吸收光譜的轉(zhuǎn)換；步驟四、光譜連續(xù)統(tǒng)去除；步驟五、光譜線性分解，得到礦物光譜分解含量；步驟六、建立礦物光譜分解含量與真實(shí)含量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系；步驟七、根據(jù)步驟六建立的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將步驟五計(jì)算的礦物光譜分解含量轉(zhuǎn)換為礦物真實(shí)含量。它不僅可應(yīng)用于未覆蓋礦物吸收譜段的高光譜數(shù)據(jù)，而且可用于譜段范圍覆蓋礦物吸收譜段的高光譜數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用光譜反射峰與吸收譜帶進(jìn)行礦物含量定量反演，提高了反演精度與準(zhǔn)確度。本發(fā)明在高光譜遙感礦物識(shí)別領(lǐng)域里具有實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N21/25GK101887012SQ20101022047
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者王潤(rùn)生, 甘甫平, 閆柏琨 申請(qǐng)人:中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心;閆柏琨