[發明專利]一種基于非負矩陣分解的空間碎片材料分析方法

有效

• 申請號: 201510225447.3
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN104931504B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 莊德文;唐軼峻;秦珍珍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N21/86
• 分類號: G01N21/86
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于非負矩陣分解的空間碎片材料分析方法，其特征在于：所述空間碎片材料分析方法包括如下步驟：

步驟1，碎片光譜數據采集；

利用地基望遠鏡和無狹縫光柵，采集碎片光譜數據；

步驟2，光譜數據預處理；

(2.1)截去光譜兩端高噪聲波段：

將所測得的可見光波段[403-779]納米，截去兩端高噪聲波段，剩下波長范圍為[479-729]納米；

(2.2)閾值化：

采用閾值化處理：

f(x)=Thifx>Th0ifx<0xotherwise]]>

其中，f(x)為閾值化函數，選取閾值Th，若光譜數據x大于該閾值，則設置該項數據為所選擇的閾值Th；若光譜數據x小于0，則設置該值為0；其它情形，保持不變；

(2.3)例外點去除

取同一圈次中觀測所得的光譜數據，計算各光譜間的歐氏距離，求得歐氏距離的均值和標準差δ；計算每條光譜與同一圈次中其它光譜間的歐氏距離，并求其均值i為光譜序號，若則將第i條光譜作為例外點去除；

步驟3，非負矩陣分解；

給定非負矩陣V為m行n列矩陣，尋找非負矩陣因子W和H，使得V≈WH；其中，表示矩陣元素為非負實數，W為m行r列矩陣，H為r行n列矩陣，r為分解得到的基矢量個數，

為評估近似性能，給出代價函數及其相應迭代更新規則：

廣義K_L散度：D(V||(WH))=Σi=1mΣj=1n(VijlogVij(WH)ij-Vij+(WH)ij);]]>

Hαμ←HαμΣi=1mWiαViμ/(WH)iμΣk=1rWkα,Wiα←WiαΣμ=1nHαμViμ/(WH)iμΣv=1nHαv]]>

其中α,μ,i,j,k,v為矩陣元素的下標，Σ表示求和；

步驟4，碎片材料譜辨認；

通過選擇不同的初始化W和H值，得到碎片材料譜的候選者，利用已知的地面材料譜，由步驟4計算候選材料譜與地面材料譜的廣義K_L散度，選取散度閾值D₀，最后確定小于該散度閾值的候選譜為碎片材料譜的組成，記為W₀。

2.如權利要求1所述的一種基于非負矩陣分解的空間碎片材料分析方法，其特征在于：所述方法還包括以下步驟：

步驟5，碎片材料豐度計算；

利用最小非負二乘法，其中，表示計算矢量各元素的平方和，V_i為第i條觀測光譜矢量，W₀為步驟4所確定的碎片材料光譜，可求得材料的豐度比例矢量X，各分量即為對應材料的豐度比例。