一种基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法
【专利摘要】一种基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法，包括以下步骤：步骤A、对原始高光谱数据进行分类、整理预处理；步骤B、在原始高光谱数据分类、整理后进行最佳指数计算处理；步骤C：3波段相关系数同时选取最大的计算；步骤D、综合数据的最佳指数计算，相关性计算和商权指数计算基础上进行高光谱波段的选择。本发明提供一种高光谱遥感数据波段选择方法，克服了传统高光谱数据波段选择方法所存在的使用单个波段对目标要求进行反演时很容易受到其他因子干扰的不足，而使用多波段时缺少对各波段与目标之间的关系的缺点。
【专利说明】一种基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光谱数据处理领域，尤其涉及一种高光谱遥感波段提取方法。
【背景技术】
[0002] 随着光谱技术的发展，高光谱技术被广泛的应用到各领域。高光谱技术是利用物 体的光谱特性，通过高分辨率的光谱仪器获得物体的光谱信息，并使用分析手段对物体的 特征波段进行提取与区分，从而获取有用的光谱信息。由于高光谱的高分辨了导致获得的 数据量大且冗余信息多，因此，能够更好地从高光谱数据中提取有用光谱信息对高光谱技 术的应用具有重大意义。在光谱分析领域中，主要分析手段是对光谱信息进行降低维度与 有用波段提取。其中，相关系数分析法较为常用，并应用于遥感图像处理中。但该方法仅提 取与目标要求相关性最大的波段，而使用单个波段对目标要求进行反演时很容易受到其他 因子的干扰。在遥感图像处理中，最佳指数法（Optimum Index Factor,0IF)能够获得信息 量最多的波段组合，具有信息量丰富、波段信息冗余度小等优点，可为高光谱数据处理提供 重要的借鉴思路。综上，如能将上述两种方法结合到一起，将有益于提升高光谱数据探测、 模拟能力。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于克服传统高光谱数据波段选择方法所存在的使用单个波段对目 标要求进行反演时很容易受到其他因子干扰的不足，而使用多波段时缺少对各波段与目标 之间的关系，提供一种高光谱遥感数据波段选择方法。
[0004] 本发明包括以下步骤：一种基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法， 包括以下步骤：
[0005] 步骤A :对原始高光谱数据进行分类、整理预处理，具体步骤如下：
[0006] 首先对获得的单个原始高光谱数据中无用信息进行剔除，然后将所有单个数据中 反射率数据综合到同一个文件中，作为以下处理的基本数据库；
[0007] 步骤B :在原始高光谱数据分类、整理后进行最佳指数计算处理，具体方法如下：
[0008] 最优组合波段需要同时选取3个相关波段进行计算，采用最佳指数0IF作为优化 组合的评价指标，其计算公式为
【权利要求】
1. 一种基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法，包括以下步骤： 步骤A :对原始高光谱数据进行分类、整理预处理，具体步骤如下： 首先对获得的单个原始高光谱数据中无用信息进行剔除，然后将所有单个数据中反射 率数据综合到同一个文件中，作为以下处理的基本数据库； 步骤B :在原始高光谱数据分类、整理后进行最佳指数计算处理，具体方法如下： 最优组合波段需要同时选取3个相关波段进行计算，采用最佳指数OIF作为优化组合 的评价指标，其计算公式为
，其中A为选取3个波段中任意第i波 段的标准差，Ru为选取3个波段中任意i、j两波段的相关系数，r为任意i、j两波段的组 合数； 步骤C :3波段相关系数同时选取最大值的计算，计算方法如下： 通过最佳指数计算后获得的所有3波段组合，计算每种波段与目标数据的相关性，然 后利用公式Rstd = R-rstd计算最大相关系数，其中：Rstd为3波段的相关系数评价指标，Rstd 越大表示3个波段的相关系数值均同时最大；R为3个波段各自与目标数据相关系的总和， rstd为3个波段各自与目标数据相关系数的标准差； 步骤D :采用商权指数计算方法建立数据的最佳指数与相关性系数综合指标评价体 系，并在此基础上进行高光谱波段的选择，具体如下： 商权指数的计算方法是将最佳指数计算结果与相关系数计算结果作为计算的两个输 入指标值，测评系统中目标数据对象集合为F = (OIF，C)，基于最佳指数与相关性系数综合 指标评价体系计算参数集合C= (Cp c2,…，cm),得到原始评价信息矩阵R= ，其 中：ru为第j评价指标下第i项目的优化指标评价值； 由于系统中各因素的量纲不一定相同，数值有时相差悬殊，从而造成数据的比较的难 度增大，需要对原始数据优化指标处理以及归一化处理，方法为正指标数据优化处理公式
负指标数据优化处理公式为
，其中/为 第j指标下第i项目的优化指标评价值，max (1^_)与min (1^_)为第j指标里的所有i项目 中优化指标评价的最大值和最小值； 第j指标下第i项目的优化指标之间的比重值Ρυ计算公式为
由商权法 计算的第j指标的商值
.其中：k = 1/1η2,当Pi』=0时，Pi』InPij = 〇,第j指标的商权戈
综合权重计算公式戈
，其中：\为主观权重，w' ^为综合权重；最佳指 数-相关系数法提取的总指标将可行方案集映射到"距离"空间，并将LP(w' pj)作为综合 评价的总指标，其中.
，取P=l，此的
Li 称之为海明距离，只注重偏差的总和，归一化处理公式戈
士述公式中i = 1， 2,. . .，m ;j = 1，2, Q越大则其综合评价值越高，这样就可以按照Q从小到大的顺序排序， 从而获得提取波段结果，U即为基于最佳指数-相关系数法的高光谱波段提取方法的选择 指标。
【文档编号】G01N21/25GK104122210SQ201410310957
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】程志庆, 张劲松, 郑宁, 王鹤松, 李春友 申请人:中国林业科学研究院林业研究所