[發(fā)明專利]農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀場地反射率定標(biāo)方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110279699.6
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102435309A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小冬;張東彥;黃文江;楊貴軍;王紀(jì)華;王之杰;楊浩;趙晉陵;李偉國;黃林生
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心
• 主分類號: G01J3/00
• 分類號: G01J3/00;G01J3/28
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感器場地標(biāo)定方法及高光譜圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀(Agircultural?ImagingHperspectral?Spectrometer，AIHS)場地反射率定標(biāo)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

遙感器定標(biāo)是指建立遙感器每個探測元件所輸出信號的數(shù)字量化值(Digital?Number，DN)與該探測器對應(yīng)像元內(nèi)的實(shí)際地物輻射亮度值之間的定量關(guān)系。

傳統(tǒng)的遙感器定標(biāo)主要針對衛(wèi)星和航空傳感器進(jìn)行的。由于衛(wèi)星或航空飛行器運(yùn)行時所獲取的遙感信息受到諸多因素影響，如遙感器系統(tǒng)的畸變、大氣傳播的干擾、地形影響等都會造成遙感器采集到的輻射能量與目標(biāo)地物實(shí)際的輻射能量之間存在較大偏差，因此需要對遙感器進(jìn)行定標(biāo)。遙感器定標(biāo)是遙感數(shù)據(jù)定量化處理中的基本環(huán)節(jié)，它的定標(biāo)結(jié)果直接影響到遙感數(shù)據(jù)的可靠性及遙感定量化研究的精度。遙感器定標(biāo)包括實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)、星上定標(biāo)和場地定標(biāo)三部分內(nèi)容。每個遙感器在運(yùn)行前都會經(jīng)過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)，主要完成傳感器的波長位置、輻射精度、空間定位等的標(biāo)定；星上定標(biāo)，主要解決衛(wèi)星探測器元件老化或不同量級溫度造成的儀器輻射性能差異；場地定標(biāo)主要用于傳感器反射率轉(zhuǎn)換的定標(biāo)。前兩個定標(biāo)是遙感器開發(fā)者研究的范圍，本發(fā)明主要關(guān)注遙感器的場地定標(biāo)研究。目前，傳統(tǒng)的場地定標(biāo)分為兩種，一種是航空成像遙感器場地定標(biāo)。這種定標(biāo)一般是選擇相對白體(如水泥地、黃土操場、白棉布)和相對黑體(如水體、煤堆、黑棉布)進(jìn)行。另一種是近地非成像傳感器場地定標(biāo)，如地物光譜儀(ASD)，這種定標(biāo)一般是基于標(biāo)準(zhǔn)白板或標(biāo)準(zhǔn)灰板進(jìn)行場地定標(biāo)。

近年來，隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展和精細(xì)農(nóng)業(yè)研究的需要，低成本、高性能的近地成像高光譜儀逐步得到開發(fā)與應(yīng)用。這種成像傳感器在田間綠色植被信息診斷時，有巨大的應(yīng)用潛力。一方面可以利用其納米級的光譜分辨率去尋找作物理化參數(shù)的敏感波段，為農(nóng)田尺度的定量化遙感分析提供新的研究手段；另一方面可利用其毫米級的空間分辨率精確到每個葉片進(jìn)行圖像與光譜信息分析，為研究不同層位間葉片的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化機(jī)理提供數(shù)據(jù)支持，上述兩方面使有別于傳統(tǒng)光譜分析技術(shù)的作物養(yǎng)分分層模型的構(gòu)建成為可能，并最終為田間作物的精準(zhǔn)變量施肥提供服務(wù)。

農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀通常在近地表(10cm-300cm)進(jìn)行觀測，所受大氣傳播干擾極小(大氣散射是影響航天、航空遙感器應(yīng)用精度的重要因素)，所以大氣影響可以忽略不計。因此，限制其近地田間應(yīng)用精度的主要因素是場地反射率的定標(biāo)。而現(xiàn)有技術(shù)中，針對農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀場地反射率定標(biāo)方法的研究鮮有報道，因此，有必要專門開展場地定標(biāo)方法的探索研究。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：專門為AIHS這一類遙感器在農(nóng)業(yè)田間應(yīng)用提供一種快捷、準(zhǔn)確和可靠的場地定標(biāo)方法及系統(tǒng)。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀場地反射率定標(biāo)方法，所述方法包括以下步驟：

S1：獲取由所述地物光譜儀所采集五種參照地物的數(shù)字量化值，并獲取由所述農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀所采集五種參照地物的遙感影像并提取其數(shù)字量化值；

S2：建立農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀所采集數(shù)字量化值和地物光譜儀所采集的數(shù)字量化值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并依據(jù)步驟S1中兩種儀器所采集的數(shù)字量化值，計算農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀的場地反射率定標(biāo)系數(shù)；

S3：建立農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀所觀測的目標(biāo)地物反射率與其獲得的數(shù)字量化值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

S4：根據(jù)步驟S2計算的場地反射率定標(biāo)系數(shù)和步驟S3建立的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀獲取目標(biāo)地物影像的反射率值。

優(yōu)選地，所述五種參照物為藍(lán)布、綠布、灰布、黑布和標(biāo)準(zhǔn)灰板。

優(yōu)選地，步驟S2中所述農(nóng)業(yè)田間成像高光譜儀所采集的數(shù)字量化值和地物光譜儀所采集的數(shù)字量化值之間的關(guān)系為：

DNAIHS=DNASD+BA---(1)]]>