[發(fā)明專利]一種機載高光譜土壤信息反演方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011165167.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112378864A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 秦凱;趙寧博;楊越超;李明;朱玲;崔鑫
• 申請（專利權）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G06K9/62
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 王婷

1.一種機載高光譜土壤信息反演方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：對機載光譜原始數(shù)據(jù)進行幾何校正、輻射校正和大氣校正，去掉水汽吸收波段，完成所有航帶鑲嵌，生成機載高光譜反射率圖像數(shù)據(jù)；

步驟二：以每個土壤地面采樣點坐標為中心，在機載高光譜反射率圖像數(shù)據(jù)上，采集一定范圍的圖像區(qū)域的平均反射率光譜，按照地面采樣點的編號順序，生成土壤采樣點圖像光譜庫；

步驟三：對步驟二的土壤采樣點圖像光譜庫進行聚類分析，篩選出與采樣點地面測量光譜最接近的圖像光譜集合；

步驟四：將土壤采樣點光譜集合與對應的采樣點的地球化學分析結果構建高光譜土壤地化信息矩陣，采用偏最小二乘法計算土壤信息的回歸方程；

步驟五：采用步驟三篩選出的土壤采樣點圖像光譜集合，對步驟一的機載高光譜反射率圖像數(shù)據(jù)進行光譜角分類；根據(jù)分類結果，運用掩模方法，只保留圖像中代表土壤的圖像像元，生成掩模后的圖像反射率數(shù)據(jù)；

步驟六：將掩模后的圖像反射率數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟四的土壤信息的回歸方程計算，獲取土壤信息反演結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種機載高光譜土壤信息反演方法，其特征在于：所述的步驟二中，采集一定范圍的圖像區(qū)域的平均反射率光譜，采集方法為：選擇M*M為采集圖像的像元數(shù)，M初始值分別為3、5、7、9；分別計算不同M值的圖像區(qū)域平均反射率光譜與對應點地面測量光譜的光譜角誤差，選擇最小光譜角誤差的平均反射率光譜。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種機載高光譜土壤信息反演方法，其特征在于：所述步驟三還包括如下子步驟：

步驟3.1：設定土壤采樣點圖像光譜集合數(shù)K；

步驟3.2：從土壤采樣點圖像光譜庫中隨機選擇k個圖像光譜作為質(zhì)心；

步驟3.3：對圖像光譜庫中每一個圖像光譜，計算其與每一個質(zhì)心的距離，以每一個圖像光譜距離每個質(zhì)心遠近作為劃分原則，即：圖像光譜距離某個質(zhì)心近，就劃分到該質(zhì)心所屬的集合；

步驟3.4：把所有圖像光譜歸好集合后，一共有k個集合；然后重新計算每個集合的質(zhì)心；

步驟3.5：如果新計算出來的質(zhì)心和原來的質(zhì)心之間的距離小于某一個設置的閾值，則聚類已經(jīng)達到期望的結果，算法終止；否則重新進行步驟3.3-3.5；

步驟3.6：將每個集合的質(zhì)心與采樣點地面測量光譜進行光譜角運算，光譜角最小質(zhì)心的圖像光譜集合為土壤采樣點光譜集合。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種機載高光譜土壤信息反演方法，其特征在于：所述步驟3.3中：對圖像光譜庫中每一個圖像光譜，計算其與每一個質(zhì)心的距離，計算距離的公式如下公式(1)所示：

其中，c_i為圖像光譜集合(c₁，c₂，...，c_k)；x為圖像光譜的反射率值；隱含層特征，K為聚類的集合數(shù)；μ_i為第i個集合的質(zhì)心光譜反射率。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種機載高光譜土壤信息反演方法，其特征在于：所述所述的步驟3.4中，重新計算每個集合的質(zhì)心，計算公式，如下公式(2)所示：

其中，c_i為圖像光譜集合(c₁，c₂，...，c_k)；x為圖像光譜的反射率值；μ_i為第i個集合的質(zhì)心光譜反射率。