一种高光谱图像非线性光谱混合模型及地质填图应用研究的制作方法
【专利摘要】本发明属于高光谱遥感影像处理【技术领域】，具体为一种高光谱遥感影像光谱解混方法。针对线性光谱混合模型解混精度不高的问题，提出一种基于二次散射的高光谱遥感影像非线性光谱混合模型，并定义了一种模型中二次散射系数的确定方法。研究了基于该模型解混结果的遥感地质填图，提出了3种填图规则，通过与线性模型填图结果对比，利用二次散射模型进行解混能得到更精确的填图结果。
【专利说明】一种高光谱图像非线性光谱混合模型及地质填图应用研究
【技术领域】
[0001]本发明属于高光谱遥感影像处理【技术领域】，具体为一种高光谱遥感影像光谱解混方法。
【背景技术】
[0002]20世纪80年代兴起了新型的对地观测技术-高光谱遥感技术。它把人们研究地表信息的能力由陆地推向太空，拓宽了人们的研究视野，极大地提高了人们宏观、准确、及时、综合地对地观测与监测能力。成像光谱技术把遥感波段从几个、几十个推向数百个、上千个，其覆盖的光谱范围也从可见近红外、短波红外，逐步向紫外和中红外拓展。高光谱遥感数据每个像元可以提供几乎连续的地物光谱曲线，使人们利用高光谱反演陆地细节成为可能。其应用领域已涵盖地球科学的各个方面，在地质找矿和制图、大气和环境监测、农业和森林调查、海洋生物和物理研究等领域发挥着越来越重要的作用。高光谱遥感技术已经成为当前遥感领域的前沿技术。
[0003]然而，在遥感成像系统、高光谱遥感成像光谱仪的设计中，光谱分辨率和空间分辨率是不可兼得的(参考对比文件I)。高光谱遥感光谱分辨率高，一般小于10nm，这使得其空间分辨率较低。较低的空间分辨率导致混合像元大量存在，纯净像元相对较少，给数据处理如精准匹配、光谱解混和目标检测与识别等技术带来了巨大的困难。
[0004]针对高光谱图像中混合像元大量存在的问题，混合像元分解技术应运而生。其目的是求解各种不同物质(即端元)在混合像元中所占的比例(丰度)。高光谱图像混合像元分解一般称为光谱解混(Spectral Unmixing)，因为高光谱图像混合像元的光谱为各个纯像元光谱以某种方式的混合。在进行混合像元分解之前需要进行端元提取，以确定各种纯像元的光谱信息，再利用各端元的光谱信息确定其在混合像元内的比例。
[0005]从理论上讲，光谱解混首先需要确定光谱混合模型，当前研究最广泛最深入的光谱混合模型是线性光谱混合模型(参考对比文件2)，然而它不能正确反映光谱的混合方式，使得解混精度不高，非线性光谱混合模型能更好的体现光谱混合方式，能得到更精确的解混结果(参考对比文件3)。
[0006]对比文件1:马艳华，高空间分辨率和高光谱分辨率遥感图像的融合[J]，红外，2003，10:11-16
[0007]对比文件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]对比文件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
【发明内容】
[0009]根据地物反射机理，发明一种基于二次散射的高光谱遥感影像非线性光谱混合模型，该模型考虑了光子在地物间发生二次散射作用，模型如下:
[0010]y = c (Ma) +d (Ma)2+η
[0011]c+d = I, c ≥O, d ≥O
[0012]
【权利要求】
1.在线性光谱混合模型的基础上，提出一种基于二次散射的非线性光谱混合模型，该模型考虑了光子在地物间发生二次散射作用，模型如下:
2.如权利要求1所示模型，考虑到不同混合像元的二次散射系数应该是不同的，提出二次散射模型的改进模型，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表示遥感图像第i行第j列混合像元的混合光谱向量，Clij为该混合像元的二次散射系数。
3.如权利要求2所不模型,提出一种基于丰度方差的确定二次散射系数的方法,定义的二次散射系数如下:
4. 如权利要求2所示模型，及权利要求3所示二次散射确定方法，提出基于该模型进行光谱解混的地质填图方法，填图规则1:将混合像元内比例最大的地物作为该像元的地物类型进行填图；填图规则2: 首先对混合像元内所有地物的丰度从大到小排序，判断最大比例是否大于80%，若是，则该像元标为该种地物类型，若否，则将最大比例的两种地物作为该像元类型进行填图；填图规则3:首先对混合像元内所有地物的丰度从大到小排序，首先判断最大比例是否大于80 %，若是，则该像元标为该种类型，若否，则将第一和第二比例相加，若大于80 %，则将该像元标为此两种地物混合类型，若否，则继续加入第三种地物比例，将该像元类型标为此3种地物混合类型。
【文档编号】G06T11/40GK103489208SQ201210193624
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】余先川, 李建广, 徐金东 申请人:北京师范大学