专利名称：多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地质遥感数据处理方法和装置，特别是从遥感数据中提取蚀变分带信息的方法和装置。
背景技术：
随着社会经济的发展，人类社会对矿产资源的需要日益增大。矿产资源已经成为影响国家安全和可持续发展的重要战略资源。而随着持续不断的开采，寻找矿产资源的难度不断加大，因此急需找矿勘查技术的创新。近些年来，遥感技术在矿产勘查中得到逐步应用，取得了重要的成果，特别是在荒漠戈壁区发现了许多矿床和矿(化)点及大量蚀变异常。遥感技术在矿产勘查中的应用是以物质电磁波理论为基础，借助遥感技术获取数据，研究化学元素在地表或其它行星表面的分布、含量及迁移的科学，它的特点是快速、大范围获取数据。除能获取地球静态参数外，遥感地球化学还可以测量地球动态参数。矿床的形成过程是某种有用元素的逐步富集过程，而这种成矿物质通常由成矿热液搬运和富集的。近矿围岩蚀变是成矿物质逐步富集成矿过程中留下的印迹。最常见的蚀变为硅化、絹云母化、绿泥石化、云英岩化、矽卡岩化、白云岩化、重晶石化及锰铁碳酸盐化。地质学家断言绝大多数内生矿床都伴随有其围岩的交代蚀变现象，而且蚀变带范围大于矿体分布的范围数倍至数十倍。把近矿围岩蚀变现象作为找矿标志可追索到数百年前。根据围岩蚀变发现的大型金属、非金属矿床很多，例如北美、俄罗斯的大部分斑岩铜矿，美国的许多白钨矿和犹他州的大铝矿，我国的铜官山铜矿，西澳大利亚的大型金矿，墨西哥的大钼矿，哈萨克斯坦的刚玉矿以及世界大多数锡矿等，这些实例均证明围岩蚀变现象作为找矿标志的重要意义。绝大多数矿床的围岩蚀变具有分带，以斑岩铜矿最为典型。利用近矿蚀变围岩指导找矿的问题十分复杂，能够肯定的是蚀变岩石的发现，可以指示找矿方向，增加找到矿床的机会。地质学家认为，尽管有蚀变岩存在不一定有矿，然而大型、特大型内生矿床一般均有强烈且较大范围的围岩蚀变。蚀变遥感异常就是通过输血手段从遥感数据量化提取出来的、用以表征有可能与矿化最相关的近矿蚀变岩石的指示信息(me X T M a H.热液矿床详细构造预测图[M].北京，地质出版社，1982.)。蚀变遥感信息是隐含在岩石等背景噪声里的微弱信息，需要通过某种算法进行提取，一方面抑制遥感图像的背景噪声，另一方面增强微弱的蚀变遥感异常信息。目前，常用的提前蚀变遥感信息的方法采用主成分分析法。主成分分析法(principal componentanalysis (PCA))主成分分析法是一种数学变换的方法，它把给定的一组相关变量通过线性变换转成另一组不相关的变量，这些新的变量按照方差依次递减的顺序排列。在数学变换中保持变量的总方差不变，使第一变量具有最大的方差，称为第一主成分，第二变量的方差次大，并且和第一变量不相关，称为第二主成分。依次类推，I个变量就有I个主成分。主成分分析法用较少的变量去解释原来资料中的大部分变异，将我们手中许多相关性很高的变量转化成彼此相互独立或不相关的变量。通常是选出比原始变量个数少，能解释大部分资料中的变异的几个新变量，即所谓主成分，并用以解释资料的综合性指标。利用主成分分析方法从遥感数据中提取蚀变遥感信息存在的一个问题是该方法仅能得知遥感数据中是否存在蚀变信息或某一特定矿物组合信息，而不能直接区分出遥感数据中的矿物或矿物组合的信息。
发明内容
为了解决现有提取蚀变遥感信息方法不能直接区分矿物或矿物组合的信息的问题，本发明提供了一种多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法和装置。本发明的技术方案如下
多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，包括对遥感数据进行预处理以获得基础数据的步骤，还包括如下步骤A、对所述基础数据进行主成分分析法处理；B、对所述基础数据用波段吸收特征法进行处理；所述波段吸收特征法包括比值法，即在基础数据光谱图中获得A/B的值；其中，A为波段内吸收特征最显著的第一吸收谷的高值，B为所述第一吸收谷的最低值；C、根据阈值筛选所述波段吸收特征法处理的结果；D、将所述步骤A与步骤C得到的结果进行逻辑与运算，得到的运算结果为蚀变分带信息提取结果。步骤B中所述波段吸收特征法还包括斜率法，即在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/A 的值。步骤B中所述波段吸收特征法还包括多项式法，即在所述基础数据光谱图中获得(C-D)/C+(A-B)/A的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值山为所述第二吸收谷的最低值。步骤B中所述波段吸收特征法还包括吸收深度法，即在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/(A-C)的值；其中，波段内吸收特征次显著的C为第二吸收谷的高值。步骤A中所述主成分分析法包括获取特征光谱步骤对已知的蚀变矿物或蚀变矿物组合的光谱数据进行滤波，转换成对应于遥感数据波段的特征光谱；根据所述特征光谱对所述基础数据进行主成分分析处理。所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法还包括如下步骤根据步骤D得到的所述蚀变分带信息提取结果制成彩色图像。所述对遥感数据进行预处理包括如下步骤选取成像时间为春季或秋季的遥感图像作为原始数据；对属于ASTER数据的所述原始数据选择6、3和I波段组合，或对属于ETM数据的所述原始数据选择7、4和3波段组合。所述对遥感数据进行预处理包括如下步骤将所述遥感数据中不包含全部波段数据的边界区域去除。
所述对遥感数据进行预处理包括如下掩膜步骤即将所述遥感数据中不需要进行处理的数据去除。多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，包括预处理模块，用于对遥感数据进行预处理以获得基础数据；还包括如下模块主成分分析模块，与所述预处理模块连接，用于对所述基础数据进行主成分分析法处理；波段吸收特征模块，与所述预处理模块连接，用于对所述基础数据用波段吸收特征法进行处理；所述波段吸收特征法包括比值法，即在基础数据光谱图中获得A/B的值；其中，A为波段内吸收特征最显著的第一吸收谷的高值，B为所述第一吸收谷的最低值；筛选模块，与所述波段吸收特征模块连接，用于根据阈值筛选所述波段吸收特征 模块处理的结果；结果获取模块，分别与所述筛选模块和所述主成分分析模块连接，用于将所述主成分分析模块与筛选模块得到的结果进行逻辑与运算，得到的运算结果为蚀变分带信息提取结果。所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/A的值。所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(C-D)/C+(A-B)/A的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值；D为所述第二吸收谷的最低值。所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/(A_C)的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值。所述主成分分析模块还用于对已知的蚀变矿物或蚀变矿物组合的光谱数据进行滤波，转换成对应于遥感数据波段的特征光谱；根据所述特征光谱对所述基础数据进行主成分分析处理。所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置还包括图像生成模块，与所述结果获取模块连接，用于根据结果获取模块得到的所述蚀变分带信息提取结果制成彩色图像。所述预处理模块还用于选取成像时间为春季或秋季的遥感图像作为原始数据；对属于ASTER数据的所述原始数据选择6、3和I波段组合，或对属于ETM数据的所述原始数据选择7、4和3波段组合。所述预处理模块还用于将所述遥感数据中不包含全部波段数据的边界区域去除。本发明的技术效果本发明采用的技术方案，除了对遥感数据进行主成分分析外，还引入了波段吸收特征法，并通过逻辑与的方式合并了两种方法的结果，兼顾了光谱的特征和深度，因此能够区分遥感数据中矿物或矿物组合的信息，实现了本发明的目的。
图I为本发明多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法的流程图。图2为方解石光谱图的一个实例。
图3为本发明多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置的原理图。图4为采用现有主成分分析法获得的信息提取结果。图5为本发明技术方案获得的信息提取结果。
具体实施例方式在对本发明的技术方案进行详细说明前，对涉及的名词进行解释。ETM为Enhanced Thematic Mapper Plus的缩写，中文名称为增强型专题制图仪， 是安放在美国陆地卫星上的传感器，以获取地表图像信息。ASTER为Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer的缩写，中文名称为先进星载热发射仪和反辐射仪，是安放在美国Terra卫星上的高分辨解析地表图像传感器，其主要任务是通过14个频道获取整个地表的高分辨解析图像数据。以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。图I显示了本发明多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法的步骤，以下详细说明。第一，预处理步骤。这一步骤对遥感数据(图像)进行处理，以形成可供后续步骤使用的基础数据。给出预处理步骤具体实施的一个实例如下。(I)遥感图像数据选择为了提高后续数据处理的准确性，必须对获得的遥感数据进行严格的筛选。要求遥感图像的时相尽可能地选择在植被发育弱、冰雪覆盖较少的季节，同时要求数据获取期间，该区域的天空云量较少。选择适合的遥感图像后，进一步地，要进行影像合成，一般对于ASTER数据一般选择6、3、I波段组合合成影像数据(即第一优化数据)，ETM选择7、4、3波段组合合成影像数据(即第一优化数据)。这样可以明确看出植被、冰雪、云和水等地物。植被一般呈现绿色，冰雪是亮白色，或亮浅蓝色，云为亮白色，水为暗蓝色或暗黑色等。(2)边界区域去除判断遥感图像是否有边界区域。边界区域是指在缺失某个波段的信息的区域，或者说各波段信息不重合区域，这一区域往往处于遥感图像的边界。如果判断存在上述边界区域，则去除边界区域。具体的方法就是对一个区域是否含有每一个波段信息进行判断，如果是，则附值为I ;如果为否，则附值为0，生成一个二值图像，然后把每一个波段二值图像相乘形成一个新的二值图像，最后把每个波段与二值图像相乘，这样就去除了边界信息。具体公式如下
n=H
/=O其中n指所使用的遥感图像波段总数，i=l,…，n，xi和yi指分别指i波段去除波段前后的值。(3)去干扰为了消除云、水体、阴影区、白泥地、冰雪、植被、湿地、干河道、冲积扇等遥感数据中常见干扰，需要对这些干扰进行去除。去除方法选用比值法、高端或低端切割法、Q值法、光谱角法等。I)高端或低端切割法
主要是利用干扰地物在遥感图像上某个波段有特征的高反射或强吸收，即某波段干扰地物有高值或低值，比如水体在TM/ETM的第7波段有低值，采用低端切割方法处理，而云在TM/ETM的第I波段有高值，采用高端切割方法处理，白泥地在TM/ETM的第3波段有高值，采用高端切割方法处理等。公式如下
>yt = (xb C6) X X,.
<
权利要求
1.多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，包括对遥感数据进行预处理以获得基础数据的步骤，其特征在于还包括如下步骤 A、对所述基础数据进行主成分分析法处理； B、对所述基础数据用波段吸收特征法进行处理；所述波段吸收特征法包括比值法，即在基础数据光谱图中获得A/B的值； 其中，A为波段内吸收特征最显著的第一吸收谷的高值，B为所述第一吸收谷的最低值； C、根据阈值筛选所述波段吸收特征法处理的结果； D、将所述步骤A与步骤C得到的结果进行逻辑与运算，得到的运算结果为蚀变分带信息提取结果。
2.根据权利要求I所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于步骤B中所述波段吸收特征法还包括斜率法，即在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/A的值。
3.根据权利要求I所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于步骤B中所述波段吸收特征法还包括多项式法，即在所述基础数据光谱图中获得(C-D)/C+(A-B)/A的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值山为所述第二吸收谷的最低值。
4.根据权利要求I所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于步骤B中所述波段吸收特征法还包括吸收深度法，即在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/(A-C)的值；其中，波段内吸收特征次显著的C为第二吸收谷的高值。
5.根据权利要求I至4之一所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于步骤A中所述主成分分析法包括获取特征光谱步骤对已知的蚀变矿物或蚀变矿物组合的光谱数据进行滤波，转换成对应于遥感数据波段的特征光谱；根据所述特征光谱对所述基础数据进行主成分分析处理。
6.根据权利要求5所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于还包括如下步骤根据步骤D得到的所述蚀变分带信息提取结果制成彩色图像。
7.根据权利要求6所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于所述对遥感数据进行预处理包括如下步骤选取成像时间为春季或秋季的遥感图像作为原始数据；对属于ASTER数据的所述原始数据选择6、3和I波段组合，或对属于ETM数据的所述原始数据选择7、4和3波段组合。
8.根据权利要求7所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于所述对遥感数据进行预处理包括如下步骤将所述遥感数据中不包含全部波段数据的边界区域去除。
9.根据权利要求8所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法，其特征在于所述对遥感数据进行预处理包括如下掩膜步骤即将所述遥感数据中不需要进行处理的数据去除。
10.多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，包括预处理模块，用于对遥感数据进行预处理以获得基础数据；其特征在于还包括如下模块 主成分分析模块，与所述预处理模块连接，用于对所述基础数据进行主成分分析法处理； 波段吸收特征模块，与所述预处理模块连接，用于对所述基础数据用波段吸收特征法进行处理；所述波段吸收特征法包括比值法，即在基础数据光谱图中获得A/B的值；其中，A为波段内吸收特征最显著的第一吸收谷的高值，B为所述第一吸收谷的最低值； 筛选模块，与所述波段吸收特征模块连接，用于根据阈值筛选所述波段吸收特征模块处理的结果； 结果获取模块，分别与所述筛选模块和所述主成分分析模块连接，用于将所述主成分分析模块与筛选模块得到的结果进行逻辑与运算，得到的运算结果为蚀变分带信息提取结果。
11.根据权利要求10所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/A的值。
12.根据权利要求10所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(C-D)/C+(A-B)/A的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值；D为所述第二吸收谷的最低值。
13.根据权利要求10所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述波段吸收特征模块还用于在所述基础数据光谱图中获得(A-B)/(A-C)的值；其中，C为波段内吸收特征次显著的第二吸收谷的高值。
14.根据权利要求10至13之一所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述主成分分析模块还用于对已知的蚀变矿物或蚀变矿物组合的光谱数据进行滤波，转换成对应于遥感数据波段的特征光谱；根据所述特征光谱对所述基础数据进行主成分分析处理。
15.根据权利要求14所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于还包括图像生成模块，与所述结果获取模块连接，用于根据结果获取模块得到的所述蚀变分带信息提取结果制成彩色图像。
16.根据权利要求15所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述预处理模块还用于选取成像时间为春季或秋季的遥感图像作为原始数据；对属于ASTER数据的所述原始数据选择6、3和I波段组合，或对属于ETM数据的所述原始数据选择7、4和3波段组合。
17.根据权利要求16所述多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取装置，其特征在于所述预处理模块还用于将所述遥感数据中不包含全部波段数据的边界区域去除。
全文摘要
本发明提供了一种多光谱遥感斑岩铜矿床蚀变分带信息提取方法及装置，其中所述方法包括对遥感数据进行预处理以获得基础数据的步骤，还包括如下步骤A、对所述基础数据进行主成分分析法处理；B、对所述基础数据用比值法处理；C、对所述基础数据用斜率法处理；D、对所述基础数据用多项式法处理；E、对所述基础数据用吸收深度法处理；F、分别根据阈值筛选所述比值法、斜率发、多项式法和吸收深度法的处理结果；G、将所述步骤A与步骤F得到的结果进行逻辑与运算，得到的运算结果为蚀变分带信息提取结果。本发明可广泛应用于矿产资源遥感数据分析，准确度高。
文档编号G01N21/31GK102749296SQ20121022273
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者姚佛军, 杨建民, 耿新霞 申请人:中国地质科学院矿产资源研究所