一種高光譜圖像非線性光譜混合模型及地質填圖應用研究的制作方法
【專利摘要】本發明屬于高光譜遙感影像處理【技術領域】，具體為一種高光譜遙感影像光譜解混方法。針對線性光譜混合模型解混精度不高的問題，提出一種基于二次散射的高光譜遙感影像非線性光譜混合模型，并定義了一種模型中二次散射系數的確定方法。研究了基于該模型解混結果的遙感地質填圖，提出了3種填圖規則，通過與線性模型填圖結果對比，利用二次散射模型進行解混能得到更精確的填圖結果。
【專利說明】一種高光譜圖像非線性光譜混合模型及地質填圖應用研究
【技術領域】
[0001]本發明屬于高光譜遙感影像處理【技術領域】，具體為一種高光譜遙感影像光譜解混方法。
【背景技術】
[0002]20世紀80年代興起了新型的對地觀測技術-高光譜遙感技術。它把人們研究地表信息的能力由陸地推向太空，拓寬了人們的研究視野，極大地提高了人們宏觀、準確、及時、綜合地對地觀測與監測能力。成像光譜技術把遙感波段從幾個、幾十個推向數百個、上千個，其覆蓋的光譜范圍也從可見近紅外、短波紅外，逐步向紫外和中紅外拓展。高光譜遙感數據每個像元可以提供幾乎連續的地物光譜曲線，使人們利用高光譜反演陸地細節成為可能。其應用領域已涵蓋地球科學的各個方面，在地質找礦和制圖、大氣和環境監測、農業和森林調查、海洋生物和物理研究等領域發揮著越來越重要的作用。高光譜遙感技術已經成為當前遙感領域的前沿技術。
[0003]然而，在遙感成像系統、高光譜遙感成像光譜儀的設計中，光譜分辨率和空間分辨率是不可兼得的(參考對比文件I)。高光譜遙感光譜分辨率高，一般小于10nm，這使得其空間分辨率較低。較低的空間分辨率導致混合像元大量存在，純凈像元相對較少，給數據處理如精準匹配、光譜解混和目標檢測與識別等技術帶來了巨大的困難。
[0004]針對高光譜圖像中混合像元大量存在的問題，混合像元分解技術應運而生。其目的是求解各種不同物質(即端元)在混合像元中所占的比例(豐度)。高光譜圖像混合像元分解一般稱為光譜解混(Spectral Unmixing)，因為高光譜圖像混合像元的光譜為各個純像元光譜以某種方式的混合。在進行混合像元分解之前需要進行端元提取，以確定各種純像元的光譜信息，再利用各端元的光譜信息確定其在混合像元內的比例。
[0005]從理論上講，光譜解混首先需要確定光譜混合模型，當前研究最廣泛最深入的光譜混合模型是線性光譜混合模型(參考對比文件2)，然而它不能正確反映光譜的混合方式，使得解混精度不高，非線性光譜混合模型能更好的體現光譜混合方式，能得到更精確的解混結果(參考對比文件3)。
[0006]對比文件1:馬艷華，高空間分辨率和高光譜分辨率遙感圖像的融合[J]，紅外，2003，10:11-16
[0007]對比文件2:Gautam Ghosh, Suresh Kumar and S.K.Saha,“HyperspectralSatellite Data in Mapping Salt-Affected Soils Using Linear Spectral UnmixingAnalysis”，JOURNAL OF THE INDIAN SOCIETY OF REMOTE SENSING，Volume 40，Number 1，129-136,2012
[0008]對比文件3:Α.Halimi，Υ.Altmann，N.Dobigeon，and J.-Y.TourneretZiNonlinearunmixing of hyperspectral images using a generalized bilinear model，，，IEEETrans.Geosc1.and Remote Sensing，49(11):4153-4162,2011
【發明內容】
[0009]根據地物反射機理，發明一種基于二次散射的高光譜遙感影像非線性光譜混合模型，該模型考慮了光子在地物間發生二次散射作用，模型如下:
[0010]y = c (Ma) +d (Ma)2+η
[0011]c+d = I, c ≥O, d ≥O
[0012]
【權利要求】
1.在線性光譜混合模型的基礎上，提出一種基于二次散射的非線性光譜混合模型，該模型考慮了光子在地物間發生二次散射作用，模型如下:
2.如權利要求1所示模型，考慮到不同混合像元的二次散射系數應該是不同的，提出二次散射模型的改進模型，模型如下:
Yij = Cij(Ma) +(Iij(Ma) 2+n,
O ≤ Cij e C ≤ 1，O ≤ Clij e D ≤ 1，CijHj = I 其中，Yij表示遙感圖像第i行第j列混合像元的混合光譜向量，Clij為該混合像元的二次散射系數。
3.如權利要求2所不模型,提出一種基于豐度方差的確定二次散射系數的方法,定義的二次散射系數如下:
4. 如權利要求2所示模型，及權利要求3所示二次散射確定方法，提出基于該模型進行光譜解混的地質填圖方法，填圖規則1:將混合像元內比例最大的地物作為該像元的地物類型進行填圖；填圖規則2: 首先對混合像元內所有地物的豐度從大到小排序，判斷最大比例是否大于80%，若是，則該像元標為該種地物類型，若否，則將最大比例的兩種地物作為該像元類型進行填圖；填圖規則3:首先對混合像元內所有地物的豐度從大到小排序，首先判斷最大比例是否大于80 %，若是，則該像元標為該種類型，若否，則將第一和第二比例相加，若大于80 %，則將該像元標為此兩種地物混合類型，若否，則繼續加入第三種地物比例，將該像元類型標為此3種地物混合類型。
【文檔編號】G06T11/40GK103489208SQ201210193624
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月13日 優先權日:2012年6月13日
【發明者】余先川, 李建廣, 徐金東 申請人:北京師范大學