[發明專利]一種基于基團光譜特征的海洋溢油乳化物遙感識別方法

有效

• 申請號: 201810600772.7
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108776144B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 焦俊男;石靜;陸應誠
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/94
• 分類號: G01N21/94
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種基于基團光譜特征的海洋溢油乳化物遙感識別方法，包括以下步驟：

步驟1、數據預處理

對高光譜遙感影像數據進行預處理，獲得高光譜反射率數據；

步驟2、光譜信息增強

對高光譜反射率數據進行背景水體光譜差值計算，逐像元減去背景水體光譜，削弱背景水色的影響；對高光譜反射率數據進行歸一化處理，得到歸一化的反射率值；

步驟3、基團特征光譜檢測

針對每個像元，檢測其光譜曲線的波峰和波谷作為基團特征點，基團特征點數據存儲為[pos,pk,value]，pos為所檢測基團特征點的光譜波長，pk為峰谷標識，value為歸一化的反射率值，每個像元的基團特征點數據構成該像元的特征光譜數據；

步驟4、計算相似匹配度閾值

選取溢油乳化物的多條典型特征光譜數據作為訓練樣本，所述溢油乳化物的典型特征光譜數據是指確定為溢油乳化物的光譜經過上述步驟1-3所獲得的特征光譜數據，進一步利用[pos,pk,value]中的峰谷標識pk，將每條典型特征光譜數據分為波峰特征點光譜數據peak和波谷特征點光譜數據trough,

利用下述公式計算兩兩光譜特征數據之間的相似匹配度ε：

ε＝|d_F(peak_f，peak_g)-d_F(trough_f，trough_g)|

式中,d_F(peak_f，peak_g)為兩條特征光譜數據的波峰特征點光譜數據peak_f和peak_g之間的離散Fréchet距離，d_F(trough_f，trough_g)為兩條特征光譜數據的波谷特征點數據trough_f和trough_g之間的離散Fréchet距離；離散Fréchet距離的計算模型涉及到參數m、n和Q，其中，Q＝max(m,n)；計算d_F(peak_f，peak_g)時，m,n分別為兩條特征光譜曲線的波峰特征點數量；計算d_F(trough_f，trough_g)時，m,n分別為兩條特征光譜曲線的波谷特征點數量；

計算得到的相似匹配度的最大值作為相似匹配度閾值ε₀；

步驟5、溢油乳化物的識別與分類

計算待識別分類影像中每個像元的特征光譜數據與訓練樣本的平均光譜數據之間的相似匹配度，如果相似匹配度大于相似匹配度閾值，則該像元為海洋溢油乳化物，將判定為海洋溢油乳化物的像元進行合并，即得到識別結果。

2.根據權利要求1所述的基于基團光譜特征的海洋溢油乳化物遙感識別方法，其特征在于：所述步驟1中，所述高光譜遙感影像數據的波段范圍包含400-2400nm，光譜分辨率優于20nm，所述預處理包括幾何校正、輻射定標、大氣校正和平滑濾波。

3.根據權利要求1所述的基于基團光譜特征的海洋溢油乳化物遙感識別方法，其特征在于：步驟2中，采用下述公式對高光譜反射率數據進行歸一化處理，得到歸一化的反射率值β_i：

β_i＝(α_i-α_min)/(α_max-α_min)i＝1,2,3,…,N

其中，N為經預處理后的波段數，i為高光譜數據中的波段號，α_i代表波段i的反射率值，α_max和α_min分別代表一條光譜曲線中的反射率最大值與最小值。