一种批量化与自动化的高光谱遥感矿物填图方法

摘要

一种批量化与自动化的高光谱遥感矿物填图方法，它有七大步骤：步骤一、光谱数据读入；步骤二、光谱波段截取；步骤三、光谱连续统去除；步骤四、影像光谱吸收深度计算；步骤五、影像光谱的标准化；步骤六、影像光谱与参考光谱相似度计算；步骤七、根据步骤五与步骤六的计算结果提取矿物异常。该方法无需从高光谱遥感数据中提取参考光谱并进行人工判读，所有数据的处理采用相同的参考光谱，便于实现数据的批量化与自动化处理，矿物异常提取时综合利用了光谱相似度与特征参量，提高了矿物识别的可靠性与准确度。本发明在高光谱遥感地质勘查工程化应用领域里具有实用价值和广阔的应用前景。

主权项

一种批量化与自动化的高光谱遥感矿物填图方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：光谱数据读入这些光谱数据包括高光谱遥感数据与参考光谱数据，其中高光谱遥感数据是通过机载或星载高光谱传感器获取，参考光谱数据来自于标准矿物光谱库；步骤二：光谱波段截取其截取方法为，截取接近700—接近1300nm谱段的光谱识别褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、黄钾铁钒，截取接近2100—接近2320nm谱段的光谱识别白云母、蒙脱石、高岭石、地开石、石膏、明矾石、黄钾铁钒，叶腊石，截取接近2200—接近2400nm谱段的光谱识别绿泥石、绿帘石、角闪石、滑石、蛇纹石、方解石、白云石；步骤三：光谱连续统去除其实现方法为，光谱连续统去除即Continum Removal是一种用于分离光谱吸收特征的光谱分析方法，广泛应用高光谱遥感中去除背景影响并分离某些特定物质的吸收特征；连续统被定义为反射光谱曲线中反射峰之间的线性连接部分，连接折线在反射光谱峰值处的外角大于180度，光谱连续统去除即以反射光谱除以连续统光谱,如下公式所示：$R_{\mathrm{cr}}=\frac{R}{R_c}$其中，R_cr为连续统去除后的吸收光谱，R吸收光谱，R_c为吸收光谱的连续统；经过连续统去除之后，端点处反射率为1，端点之间反射率均小于1，影像光谱与参考光谱均需进行连续统去除；步骤四：影像光谱吸收深度计算其计算方法为，在经过波段截取、连续统去除的光谱上，寻找最小值，并利用数字“1”减去该“最小值”；步骤五：影像光谱的标准化其计算方法为，以参考光谱标准，对影像光谱进行标准化，以抑制因测试条件差异对光谱相似度计算造成的影响，标准化系数计算公式如下所示：$k=(R_{\mathrm{cr},\min }^m-R_{\mathrm{cr},\min })/(1-R_{\mathrm{cr},\min })$其中，k为标准化系数，为参考光谱经过去连续统后的最小值，R_cr,min为对应波段上去连续统后的影像光谱的值；影像光谱标准化计算公式如下所示：$R_{\mathrm{cr}}^m=(R_{\mathrm{cr}}+k)/(1.0+k)$其中，k为标准化系数，为标准化后的影像光谱，R_cr为标准化前的影像光谱；步骤六：影像光谱与参考光谱相似度计算其计算方法为，步骤四计算的影像光谱吸收深度除以标准化后的影像光谱与去连续统后的参考光谱，计算公式如下所示：$S=\left(\mathrm{Depth}\right)/\left(\underset{b=1}{\overset{N}{\Sigma }}(R_{\mathrm{cr},b}^m-R_{\mathrm{cr},b}^r)\right)$其中，S为相似度，Depth为步骤四计算的影像光谱吸收深度，b为波段编号，N为参与计算的波段总数，为某波段上经标准化后的影像光谱值，为某波段上经去连续统后的参考光谱值；步骤七：根据步骤五与步骤六的计算结果提取矿物异常；设定相似度阈值，认为大于阈值的像元即为目标矿物，大于阈值的像元的影像光谱吸收深度即为目标矿物的相对丰度；若一个工作区有多景/航带数据，或在镶嵌后设定阈值，或在之前设定阈值。