[發明專利]一種曲面擬合的地面高光譜影像反射率校正方法

有效

• 申請號: 202010413379.4
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111595781B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 呂書強;侯妙樂;李愛群;黃純豪;高振華
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/27;G01J3/28
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種曲面擬合的地面高光譜影像反射率校正方法，首先，獲取目標物高光譜影像、標準反射板高光譜影像和暗電流數據，將標準反射板高光譜影像減去暗電流數據得到標準反射板校正數據，或者在標準反射板高光譜影像中裁剪出標準反射板覆蓋部分數據，減去對應位置的暗電流數據得到標準反射板的待擬合反射板數據，利用待擬合反射板數據擬合出最佳曲面模型，估計出覆蓋目標物高光譜影像幅面的標準反射板校正數據；然后目標物高光譜影像減去暗電流數據得到目標物校正數據；最后，除以標準反射板校正數據，乘以標準反射板反射率標準數值，得到目標物高光譜反射率影像。本發明考慮到了雙點光源的影響，有效改進了傳統的標準反射板反射率校正方法。

技術領域

本發明涉及遙感技術領域，更具體的說是涉及一種曲面擬合的地面高光譜影像反射率校正方法。

背景技術

高光譜成像技術具有光譜分辨率高、“圖譜合一”的獨特優勢，是遙感技術發展過程中重大的科技突破之一。其技術日趨成熟，尤其是地面高光譜成像儀的小型化和市場化，高光譜成像已經突破傳統的遙感應用領域，在醫學成像、法醫刑偵、食品檢測以及文化遺產保護等多個民用領域得到成功應用。而反射率是物質本質屬性之一，是高光譜成像描述探測目標的基本數據。因此，將高光譜影像的原始像元亮度值(DN值)轉化為反射率，是高光譜影像應用常見的處理流程，對于高光譜影像的信息提取和定量分析都至關重要。

對于地面高光譜成像技術而言，標準反射板反射率校正是最為常見的一種方法。但是，現有研究和技術一般沒有考慮到光源對反射率校正的影響。因為其研究對象一般觀察范圍較小，能夠使用燈光室，構造漫反射光源，在理想的環境下采集數據。但是，在實際的文物保護修復工程中，經常面對室內的較大型不可移動文物(如寺觀壁畫)，需要在現場較大范圍采用人工光源進行高光譜成像，難以構造理想的漫反射環境。

與遙感中主要利用太陽電磁輻射為能量來源不同，為了適應實驗室、不可移動文化遺產現場、食品安全檢測等室內數據采集環境，地面成像光譜儀經常使用人工光源。光源一般選擇在短波紅外波段仍有較好輻射能量的鹵素燈、氙氣燈等。按照空間上的分布，可以將光源分為雙點光源、多點光源、以及線狀光源。根據實際工程應用目的不同，三種光源均有著廣泛的應用。在實際工程中，發現雙點光源的光強呈現隨著距離光源中心的距離增加而衰減的現象。光強的變化極大影響了后續反射率校正的準確性，而現有技術并沒有考慮這個因素，使得傳統的反射率校正方法存在著一定的誤差。

因此如何改進已有的反射率校正方式，提高雙點光源下的反射率校正的準確性是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種曲面擬合的地面高光譜影像反射率校正方法。首先，獲取目標物高光譜影像、標準反射板高光譜影像和暗電流數據，判斷標準反射板是否完全覆蓋標準反射板高光譜影像，將標準反射板高光譜影像減去暗電流數據得到標準反射板校正數據，或者在標準反射板高光譜影像中裁剪出標準反射板覆蓋部分數據，減去對應位置的暗電流數據得到標準反射板的待擬合反射板數據，利用標準反射板的待擬合反射板數據采用最小二乘法擬合出曲面模型，估計出覆蓋目標物高光譜影像幅面的標準反射板校正數據；然后目標物高光譜影像減去擴展為目標物高光譜影像行列數的暗電流數據得到目標物校正數據；最后，除以標準反射板校正數據，乘以標準反射板反射率標準數值，得到目標物高光譜反射率影像。本發明考慮到了雙點光源的影響，有效改進了傳統的標準反射板反射率校正方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種曲面擬合的地面高光譜影像反射率校正方法，包括以下具體步驟：

步驟1：采集目標物高光譜影像、標準反射板高光譜影像和暗電流數據，判斷標準反射板是否完全覆蓋所述標準反射板高光譜影像，如果是，則將所述標準反射板高光譜影像減去所述暗電流數據得到標準反射板校正數據并進入步驟3；否則進入步驟2；

步驟2：利用所述標準反射板高光譜影像構建曲面模型，從而獲取與所述標準反射板高光譜影像行列數相同的所述標準反射板校正數據；