一種多光譜遙感反射率影像吸收特征提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于虛擬波段的多光譜遙感反 射率影像吸收特征提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 遙感信息提取主要依賴于地物的光譜和空間特征的差異。由于技術(shù)條件的限制， 遙感傳感器同時(shí)達(dá)到很高的空間分辨率和光譜分辨率有較大難度。目前，具有較高空間分 辨率的多光譜遙感傳感器仍然是遙感發(fā)展的主流和熱點(diǎn)，如World View3，Landsat8，ASTER 等等。但是，如何充分發(fā)掘多光譜遙感數(shù)據(jù)的光譜維信息，仍是亟待解決的難題。通常，多光 譜遙感光譜維信息采用主成分分析、波段比值等方法獲取，但這些方法需要較多的背景知 識(shí)，并且無法逐波段單獨(dú)提取吸收特征信息。
[0003] 包絡(luò)線去除法是一種常用的光譜分析方法，它可以將光譜特征歸一到一致的光譜 背景上，有利于和其他光譜曲線進(jìn)行吸收特征參量數(shù)值的比較，從而為定量分析奠定基礎(chǔ)。 1984年，包絡(luò)線去除法由Clark首次提出，此后被廣泛用于高光譜遙感影像處理以及點(diǎn)光譜 數(shù)據(jù)處理當(dāng)中，成為光譜吸收特征提取最重要的方法。然而，傳統(tǒng)的包絡(luò)線去除法在處理多 光譜數(shù)據(jù)時(shí)，由于其方法需要選定首尾波段及中間凸集節(jié)點(diǎn)，并且在這些波段無法提取有 效吸收特征信息，從而導(dǎo)致多光譜遙感有限的光譜信息被極大浪費(fèi)，特征提取效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種多光譜遙感反射率影像吸收特征提取方 法。
[0005] 本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種多光譜遙感反射率影像吸收 特征提取方法，其特征在于:包括以下步驟:根據(jù)原始多光譜遙感反射率影像波段設(shè)置生成 虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)；
[0006] 對(duì)虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)逐像素獲取包絡(luò)線；
[0007] 將虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)獲取的包絡(luò)線按原始遙感影像波段設(shè)置進(jìn)行重采樣；
[0008] 采用上述步驟獲得的包絡(luò)線對(duì)原始多光譜反射率影像數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)線去除。
[0009] 優(yōu)選地，所述多光譜遙感反射率影像為經(jīng)過大氣校正等預(yù)處理后得到的地表反射 率影像。
[0010] 優(yōu)選地，所述根據(jù)原始多光譜遙感反射率影像波段設(shè)置生成虛擬波段反射率影像 具體包括：
[0011]在原始影像首波段之前生成虛擬首波段；
[0012] 在原始影像末波段之后生成虛擬末波段；
[0013] 在原始影像相鄰波段之間生成虛擬中間波段；
[0014] 將虛擬首波段、虛擬中間波段以及虛擬末波段按照波長(zhǎng)遞增順序組合在一起，生 成虛擬波段反射率影像。
[0015] 優(yōu)選地，所述在原始影像首波段之前生成虛擬首波段具體包括：
[0016] 計(jì)算原始影像首波段與第二波段之間的中心波長(zhǎng)間隔；
[0017] 在原始影像首波段短波方向，距其一半上述波長(zhǎng)間隔位置，生成虛擬首波段，其各 像素取值與真實(shí)影像首波段完全相同。
[0018] 優(yōu)選地，所述在原始影像末波段之后生成虛擬末波段具體包括：
[0019] 計(jì)算原始影像末波段與倒數(shù)第二波段之間的中心波長(zhǎng)間隔；
[0020] 在原始影像末波段長(zhǎng)波方向，距其一半上述波長(zhǎng)間隔位置，生成虛擬末波段影像， 其各像素取值與真實(shí)影像末波段完全相同。
[0021] 優(yōu)選地，所述在原始影像兩兩波段之間生成虛擬中間波段具體包括：
[0022] 取原始影像相鄰波段中心波長(zhǎng)平均值，作為虛擬中間波段中心波長(zhǎng)；
[0023]取原始影像各像素相鄰波段較大值，作為虛擬中間波段各像素取值。
[0024] 優(yōu)選地，所述包絡(luò)線為對(duì)虛擬波段光譜采用外殼系數(shù)法處理獲得的背景光譜。
[0025] 優(yōu)選地，所述重采樣指按照目標(biāo)波段設(shè)置對(duì)原始光譜進(jìn)行線性插值。
[0026] 優(yōu)選地，所述包絡(luò)線去除指將原始光譜與包絡(luò)線逐波段相除，獲得包絡(luò)線去除光 譜。
[0027] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:通過采用本發(fā)明公開的一種多光譜遙感反射率 影像吸收特征提取方法，克服了傳統(tǒng)包絡(luò)線去除法在多光譜反射率數(shù)據(jù)波段吸收特征提取 當(dāng)中的局限性，提出根據(jù)原始多光譜遙感影像波段設(shè)置生成虛擬波段數(shù)據(jù)，采用虛擬波段 數(shù)據(jù)逐像素生成包絡(luò)線，并重采樣到原始波段設(shè)置完成包絡(luò)線去除，從而實(shí)現(xiàn)了多光譜遙 感反射率數(shù)據(jù)各波段吸收特征定量提取，可以進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦物、植被、土壤、水體等地面目 標(biāo)成分定量化研究。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的流程圖。
[0029] 圖2是5種礦物的平均反射率光譜。
[0030] 圖3是經(jīng)過處理后五種礦物的平均光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述。
[0032] -種多光譜遙感反射率影像吸收特征提取方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0033] 步驟101，根據(jù)原始多光譜遙感反射率影像波段設(shè)置生成虛擬波段反射率影像數(shù) 據(jù)；
[0034] 步驟102,對(duì)虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)逐像素獲取包絡(luò)線；
[0035] 步驟103,將虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)獲取的包絡(luò)線按原始遙感影像波段設(shè)置進(jìn) 行重采樣；
[0036] 步驟104,采用上述步驟獲得的包絡(luò)線對(duì)原始多光譜反射率影像數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)線 去除。
[0037] 本實(shí)施例中Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER)采集到的遙感影像數(shù)據(jù)經(jīng)大氣校正等預(yù)處理被轉(zhuǎn)換成地表反射率影像 后，首先基于其波段設(shè)置生成虛擬波段反射率影像。然后，對(duì)虛擬波段反射率影像數(shù)據(jù)逐像 素獲取包絡(luò)線，并將其按原始波段設(shè)置進(jìn)行重采樣，得到實(shí)際使用的包絡(luò)線。最后，對(duì)地表 反射率影像逐像素進(jìn)行包絡(luò)線去除處理，從而提取出吸收特征信息。
[0038]本實(shí)施例中所用的遙感影像數(shù)據(jù)為Terra衛(wèi)星搭載的ASTER傳感器（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)米集的數(shù)據(jù)，使用的波段為 可見近紅外的3個(gè)波段(空間分辨率15m)，以及短波紅外的6個(gè)波段(空間分辨率30米），共9 個(gè)波段數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)短波紅外波段重采樣到15m分辨率，與可見近紅外波段組合在一起進(jìn) 行大氣校正，得到反射率影像。該反射率影像各波段中心波長(zhǎng)如表1所示。
[0039]表1所用ASTER遙感反射率影像各波段中心波長(zhǎng)
[0040]
[00411本發(fā)明實(shí)施例中選擇的ASTER遙感影像獲取于2005年4月30日，實(shí)驗(yàn)區(qū)域是位于智 利北部的丘基卡瑪塔銅礦。王桂珍等人曾使用該地區(qū)數(shù)據(jù)開展礦物蝕變信息提取方法研 究，為與實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行比較，本方法也使用該區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行吸收特征提取。
[0042]將選取的ASTER L1B產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成地表反射率影像。
[0043] 在影像上根據(jù)之前研究結(jié)果，選取白云母、伊利石、高嶺石、綠泥石以及黃鉀鐵礬 等五種礦物的感興趣區(qū)，作為已知樣本，用于驗(yàn)證吸收特征提取效果。圖2展示了這5種礦物 的平均反射率光譜。
[0044] 本發(fā)明實(shí)例中，基于ASTER多光譜反射率影像，生成虛擬首波段、虛擬末波段以及8 個(gè)虛擬中間波段，并按波長(zhǎng)順序組合在一起，生成虛擬波段反射率影像，共計(jì)