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原文传递一种基于热红外比辐射率的岩性分类方法

专利名称：	一种基于热红外比辐射率的岩性分类方法
摘要：	本发明公开了一种基于热红外比辐射率的岩性分类方法，其包括以下步骤：对TASI数据进行预处理(相对辐射校正、大气校正和温度与发射率分离)，基于PPI的端元提取，依据相似系数进行I级岩性分类，应用SDEM算法进行II级岩性分类，基于彩色合成法辅助岩性填图。本发明的有益之处在于：(1)将岩性填图与热红外高光谱数据进行了结合，大大节省了人力、物力和时间，具有非常重要的意义；(2)在SDEM的基础上，又采用了彩色图像合成法，弥补了部分岩性无法被分类的不足；(3)结合野外工作，可以获得精确的岩性分类结果。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国地质大学(北京)
发明人：	张宏睿;杨立强;孙友宏;张庆现;刁习
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN201911400145.X
公开号：	CN111141698A
代理机构：	西安中科汇知识产权代理有限公司
代理人：	刘玲玲
分类号：	G01N21/3563;G01N21/25;G06K9/40;G06K9/62;G;G01;G06;G01N;G06K;G01N21;G06K9;G01N21/3563;G01N21/25;G06K9/40;G06K9/62
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路29号
主权项：	1.一种基于热红外比辐射率的岩性分类方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对TASI数据进行预处理对研究区的TASI数据进行预处理包括三步，分别是：相对辐射校正、大气校正和温度与发射率分离；步骤2：基于PPI的端元提取 (1)获取纯净像元使用Forward MNF Estimate Noise Statistics工具对原始高光谱图像进行噪声估计，之后通过特征值来选取MNF变换输出的波段数，执行MNF变换后得到结果图像及MNF特征值曲线，随后选取MNF变换后的图像的除去噪声信息以外的信息集中的波段，设置迭代次数为10000次，阈值系数为2，最后获得迭代10000次的纯净像元指数函数图像及PPI变换图像，筛选PPI指数大于10的区域作为感兴趣区； (2)选择端元波谱根据MNF变换结果构建n维可视化散点图，并根据散点相互分布关系选择描画不同的端元，用不同的颜色体现； (3)确定端元光谱的类型将所选定的端元的平均波谱曲线绘制出来，随后将波谱曲线与ENVI软件自带的JHU标准光谱库进行对比，确定端元光谱的类型；步骤3：依据相似系数进行I级岩性分类利用相似系数聚类分析技术对光谱曲线进行分组，随后分别对各组的光谱曲线做主成分分析并提取第一主成分，得到可以代表各组光谱特征的特征光谱曲线，最后利用各组特征光谱曲线对TASI比辐射率数据进行光谱角匹配，得到I级岩性填图结果；步骤4：应用SDEM算法进行II级岩性分类首先，基于像元光谱数据和已知光谱数据计算兰氏距离、光谱信息散度、光谱差曲线标准差和光谱排序编码，然后根据兰氏距离和光谱信息散度计算出谱带强度相似性评价指数、根据光谱差曲线标准差和光谱排序编码计算出波形相似性评价指数，之后将谱带强度相似性评价指数和波形相似性评价指数相乘得到总相似性评价指数，最后依据最小指数原则判定岩性类别；步骤5：基于彩色合成法辅助岩性填图 (1)选择3个差异波段首先分析各个预处理后的光谱相关度的高低，然后对比分析反演后的比辐射率波谱数据，人为的将波段分为三组，分别从三组波段中提取B、G、R三个波段； (2)岩性预分类应用ENVI软件将每个样本像元及其周围8个像元的波谱取均值，对比得出不同的岩性波谱曲线处于峰值与谷值或差异较大的3个波段作为彩色合成波段，获得预分类效果； (3)岩性类别判定在岩性类别判定时，挑选明显地被预分为多类，且在光谱相似匹配岩性填图中却仅分为I类的区域进行有针对性的补充野外查证，进而判断预分类类别是否为光谱相似匹配岩性填图中漏提的端元。 2.根据权利要求1所述的基于热红外比辐射率的岩性分类方法，其特征在于，在步骤1中，相对辐射校正的方法具体如下：采用4×4像素块大小计算每个子块的局部平均值和局部标准偏差，在求得的局部标准偏差的最小值和局部标准偏差之间建立多个单独的间隔，之后将含有大小不同的局部标准偏差的像素块按照标准偏差大小填入对应的间隔中，计算每个间隔中包含的子块的数量，最后将包含区块数目最多的间隔所对应的区块的局部标准偏差的平均值作为图像的整体噪声水平，得到高斯噪声分布图。 3.根据权利要求1所述的基于热红外比辐射率的岩性分类方法，其特征在于，在步骤1中，大气校正的方法具体如下：采用基于稀疏表示的热红外高光谱影像去噪方法去除影像噪声，以8×8像元作为字典学习和图像恢复的图像块尺寸，将经相对辐射校正后得到的高斯噪声分布图中噪声水平较低的波段作为训练样本集来源。 4.根据权利要求1所述的基于热红外比辐射率的岩性分类方法，其特征在于，在步骤1中，温度与发射率分离的方法具体如下：在遥感热红外辐射下局部地热力平衡条件下，将暴露在地表的岩石当做朗伯体，由基尔霍夫定律得传感器接收的光谱辐亮度并依据参数物理量对应传感器的波段之间的卷积函数关系得出传感器接收时地表岩石的出射辐射Lj，在实际应用过程中，忽略传感器和地面间大气的微小影响，得到新的地表岩石的出射辐射L'j，根据下式获得地表温度估值T：式中，εj(T)为地表岩石的光谱发射率，Bj(Ts)为温度Ts时的普朗克函数，Latm↓,λ为等效大气下行辐射。
所属类别：	发明专利