一种海面不同厚度原油油膜高光谱探测通道选择方法

摘要

本发明公开了一种海面不同厚度原油油膜高光谱探测通道选择方法，包括以下步骤：获取实测海水及不同厚度原油油膜的光谱反射率数据；对Hyperion数据进行预处理；对实测光谱数据光谱进行滤波；对Hyperion数据环境噪声进行等效反射比计算；对模拟Hyperion通道数据进行归一化。本发明对海上原油油膜的光谱反射率数据进行采集，并通过计算Hyperion传感器数据的光谱响应函数和环境噪声等效反射率，对实测光谱数据进行滤波与归一化，进行Hyperion传感器进行海面不同厚度原油油膜探测通道选择。本发明既考虑了实测光谱差异，又考虑了遥感图像获取时的环境噪声影响，因此更加接近实际情况，通道选择更加准确。

主权项

一种海面不同厚度原油油膜高光谱探测通道选择方法，其特征在于：包括以下步骤：A.获取实测海水及不同厚度原油油膜的光谱反射率数据不同厚度原油油膜的光谱反射率数据测量时间选择在天气晴朗无云、风速较小的11:00～12:30进行，为了减少外界反射太阳光对结果造成干扰，测量人员着深色服装；光谱测量设备为ASD地物光谱仪，光谱范围为350～2500nm；数据采集前，ASD地物光谱仪自动进行暗电流校正；在测量海水和油膜前分别测量参考板的反射率光谱数据，参考板采用与ASD配套的漫反射标准参考板；测量时探头距参考板、水面和油膜20‑50cm且垂直向下，视场角3°‑25°；测量过程中每隔3～5分钟测量一下参考板的反射率光谱数据；对同一测量目标重复测量10次，剔除离群数据后，计算每组数据的平均值，得到海水、油膜的光谱反射率数据R^m；B.对Hyperion数据进行预处理Hyperion是地球观测一号星EO‑1上搭载的推扫式高光谱成像光谱仪，其光谱范围为356‑2577nm，共有242个波段，光谱分辨率约为10nm；经过辐射定标处理的波段数为198个，其中VNIR56、57波段与SWIR77、78波段重叠，实际可用波段为196个；考虑到水体在大于1000nm后对光的强吸收作用，选择波长小于1000nm的Hyperion波段进行分析；Hyperion数据在成像过程中受到大气中水汽和臭氧的影响，为了消除大气的影响，将Hyperion原始数据转换为地球表面的反射率数据，需要进行大气校正；大气校正使用的工具是软件ENVI4.5的FLAASH模块，使用该软件同时获取Hyperion数据的光谱响应函数；C.对实测光谱数据光谱进行滤波利用步骤B获取的Hyperion数据的光谱响应函数作为滤波器，对步骤A获取的实测海水和不同厚度油膜的光谱反射率数据R^m进行滤波；即按照Hyperion传感器的中心波长和波段数设置，对实测光谱数据进行滤波，得到模拟Hyperion通道数据R^r；D.对Hyperion数据环境噪声进行等效反射比计算对传感器‑大气‑目标系统噪声的准确估计，能够提高环境信息提取的准确性，为评估遥感系统提取环境变量的准确性和精确性，需要对遥感图像的环境噪声等效反射比NEΔR_E进行计算；NEΔR_E＝σ(R)σ(R)是Hyperion数据上一个覆盖内部尽量均匀、光学深度很大水域的窗口内各波段反射率标准差，通过调整窗口大小，使σ(R)达到收敛；采用Wettle等人提出的自动局部收敛定位算法进行窗口位置选择；E.对模拟Hyperion通道数据进行归一化将步骤C得到的模拟Hyperion通道数据R^r归一化至步骤D得到的NEΔR_E光谱，得到归一化后光谱S；S＝R^r/NEΔR_EF.对Hyperion数据油膜厚度进行敏感性评价与通道选择步骤E的归一化光谱S揭示了Hyperion数据在区分油膜厚度方面的理论极限值；以NEΔR_E为单位进行度量，若两个地物在某波长位置的NEΔR_E差值绝对值大于1，则在Hyperion传感器所获取的图像数据上，二者在该波长范围内能够有比较明显的区别，即传感器在该波长位置所获取的数据能够区别这两个地物；即，将包含该波长位置的通道选为进行不同厚度油膜探测的通道。