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原文传递一种岩石高光谱图像数据增强方法

专利名称：	一种岩石高光谱图像数据增强方法
摘要：	本发明属于地质勘查领域，具体涉及一种岩石高光谱图像数据增强方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)采集高光谱图像中有地面岩石分析测试验证的像元光谱为数据增强的样本；步骤(2)计算出每种矿物端元的光谱反射率x；步骤(3)计算每种矿物端元的单次散射反照率；步骤(4)计算混合矿物的单次散射反照率；步骤(5)将步骤(4)构建的混合矿物光谱转换为图像中的光谱反射率；步骤(6)将不同角度的混合矿物光谱反射率进行合并，制作数据增强后的岩石高光谱图像。本发明针对花岗岩、碳酸岩等岩石光谱做过大量实验研究，构建可用于深度学习的光谱样本数据集，适用性较强，对于其他地物的识别和分析工作也具有借鉴意义。
专利类型：	发明专利
申请人：	核工业北京地质研究院
发明人：	秦凯;周喜川;赵宁博;杨越超;崔鑫
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：	CN201911408912.1
公开号：	CN111141708A
代理机构：	核工业专利中心
代理人：	闫兆梅
分类号：	G01N21/55;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/55
申请人地址：	100029 北京市朝阳区小关东里十号院
主权项：	1.一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)采集高光谱图像中有地面岩石分析测试验证的像元光谱为数据增强的样本，并标识出每条光谱所对应的矿物组合、矿物端元及其所占含量；步骤(2)基于不同端元下的二维散点图，搜索散点图的端点，计算出每种矿物端元的光谱反射率x；步骤(3)根据Hapke模型计算每种矿物端元的单次散射反照率；步骤(4)采用线性混合模型，计算混合矿物的单次散射反照率；步骤(5)根据Hapke模型，通过设置不同的入射角和出射角，将步骤(4)构建的混合矿物光谱转换为图像中的光谱反射率；步骤(6)将不同角度的混合矿物光谱反射率进行合并，按照图像的像元大小和排列顺序，制作数据增强后的岩石高光谱图像，同时标注出每个像元的矿物组合、矿物端元及其所占含量。 2.根据权利要求1所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(2)采用纯净像元指数的方法PPI。 3.根据权利要求2所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(3)中按照传感器和太阳均垂直向下，入射角余弦值和出射角余弦值都设为1。 4.根据权利要求3所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(3)中采用的公式为：其中：ω为所求的单次散射反照率，x为步骤2求出的端元光谱反射率。 5.根据权利要求4所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(4)中利用蒙特卡洛随机数法生成矿物丰度矩阵y∈RK，K是矿物端元的个数，将端元矿物单次散射反照率构建为波段和矿物端元的矩阵，采用线性混合模型，计算出混合矿物的单次散射反照率。 6.根据权利要求5所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(4)中采用的公式为： r＝Ay (2) 其中：A∈XM×K为矿物单次散射反照率矩阵，M是波段数，K是矿物端元数。 7.根据权利要求6所述的一种岩石高光谱图像数据增强方法，其特征在于：所述的步骤(5)中采用的公式为：其中：Xm为所求的混合光谱反射率，μ0入射角余弦值，μ出射角余弦值，r为单次散射反照率，设置不同μ0和μ的值，获得不同角度的混合矿物光谱反射率。
所属类别：	发明专利