一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法技术

本发明专利技术公开了一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，包括以下步骤：根据原始多光谱反射率影像波段设置，按照特定规则生成虚拟波段反射率影像数据；对虚拟波段反射率影像数据逐像素求取包络线；将虚拟波段影像反射率数据每个像素的包络线重采样到原始影像波段设置；依照上述过程求得的包络线对原始多光谱反射率影像逐像素进行包络线去除处理。本发明专利技术通过采用添加虚拟波段的方法，提出根据原始多光谱遥感影像波段设置生成虚拟波段数据，根据虚拟波段数据逐像素生成包络线，并重采样到原始波段设置，从而实现了多光谱遥感反射率数据各波段吸收特征精细提取，可以进而实现对矿物、植被、土壤、水体等地面目标成分定量化研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及遥感图像处理
，尤其涉及一种基于虚拟波段的多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法。
技术介绍
遥感信息提取主要依赖于地物的光谱和空间特征的差异。由于技术条件的限制，遥感传感器同时达到很高的空间分辨率和光谱分辨率有较大难度。目前，具有较高空间分辨率的多光谱遥感传感器仍然是遥感发展的主流和热点，如Worldview3,Landsat8，ASTER等等。但是，如何充分发掘多光谱遥感数据的光谱维信息，仍是亟待解决的难题。通常，多光谱遥感光谱维信息采用主成分分析、波段比值等方法获取，但这些方法需要较多的背景知识，并且无法逐波段单独提取吸收特征信息。包络线去除法是一种常用的光谱分析方法，它可以将光谱特征归一到一致的光谱背景上，有利于和其他光谱曲线进行吸收特征参量数值的比较，从而为定量分析奠定基础。1984年，包络线去除法由Clark首次提出，此后被广泛用于高光谱遥感影像处理以及点光谱数据处理当中，成为光谱吸收特征提取最重要的方法。然而，传统的包络线去除法在处理多光谱数据时，由于其方法需要选定首尾波段及中间凸集节点，并且在这些波段无法提取有效吸收特征信息，从而导致多光谱遥感有限的光谱信息被极大浪费，特征提取效果不佳。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述不足，提供了一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法。本专利技术的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：包括以下步骤：根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像数据；对虚拟波段反射率影像数据逐像素获取包络线；将虚拟波段反射率影像数据获取的包络线按原始遥感影像波段设置进行重采样；采用上述步骤获得的包络线对原始多光谱反射率影像数据进行包络线去除。优选地，所述多光谱遥感反射率影像为经过大气校正等预处理后得到的地表反射率影像。优选地，所述根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像具体包括:在原始影像首波段之前生成虚拟首波段；在原始影像末波段之后生成虚拟末波段；在原始影像相邻波段之间生成虚拟中间波段；将虚拟首波段、虚拟中间波段以及虚拟末波段按照波长递增顺序组合在一起，生成虚拟波段反射率影像。优选地，所述在原始影像首波段之前生成虚拟首波段具体包括：计算原始影像首波段与第二波段之间的中心波长间隔；在原始影像首波段短波方向，距其一半上述波长间隔位置，生成虚拟首波段，其各像素取值与真实影像首波段完全相同。优选地，所述在原始影像末波段之后生成虚拟末波段具体包括：计算原始影像末波段与倒数第二波段之间的中心波长间隔；在原始影像末波段长波方向，距其一半上述波长间隔位置，生成虚拟末波段影像，其各像素取值与真实影像末波段完全相同。优选地，所述在原始影像两两波段之间生成虚拟中间波段具体包括：取原始影像相邻波段中心波长平均值，作为虚拟中间波段中心波长；取原始影像各像素相邻波段较大值，作为虚拟中间波段各像素取值。优选地，所述包络线为对虚拟波段光谱采用外壳系数法处理获得的背景光谱。优选地，所述重采样指按照目标波段设置对原始光谱进行线性插值。优选地，所述包络线去除指将原始光谱与包络线逐波段相除，获得包络线去除光谱。本专利技术与现有技术相比的优点是：通过采用本专利技术公开的一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，克服了传统包络线去除法在多光谱反射率数据波段吸收特征提取当中的局限性，提出根据原始多光谱遥感影像波段设置生成虚拟波段数据，采用虚拟波段数据逐像素生成包络线，并重采样到原始波段设置完成包络线去除，从而实现了多光谱遥感反射率数据各波段吸收特征定量提取，可以进而实现对矿物、植被、土壤、水体等地面目标成分定量化研究。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是5种矿物的平均反射率光谱。图3是经过处理后五种矿物的平均光谱。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步详述。一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤101，根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像数据；步骤102，对虚拟波段反射率影像数据逐像素获取包络线；步骤103，将虚拟波段反射率影像数据获取的包络线按原始遥感影像波段设置进行重采样；步骤104，采用上述步骤获得的包络线对原始多光谱反射率影像数据进行包络线去除。本实施例中AdvancedSpaceborneThermalEmissionandReflectionRadiometer(ASTER)采集到的遥感影像数据经大气校正等预处理被转换成地表反射率影像后，首先基于其波段设置生成虚拟波段反射率影像。然后，对虚拟波段反射率影像数据逐像素获取包络线，并将其按原始波段设置进行重采样，得到实际使用的包络线。最后，对地表反射率影像逐像素进行包络线去除处理，从而提取出吸收特征信息。本实施例中所用的遥感影像数据为Terra卫星搭载的ASTER传感器(AdvancedSpaceborneThermalEmissionandReflectionRadiometer)采集的数据，使用的波段为可见近红外的3个波段(空间分辨率15m)，以及短波红外的6个波段(空间分辨率30米)，共9个波段数据。将该数据短波红外波段重采样到15m分辨率，与可见近红外波段组合在一起进行大气校正，得到反射率影像。该反射率影像各波段中心波长如表1所示。表1所用ASTER遥感反射率影像各波段中心波长波段中心波长/μm10.55620.66130.80741.65652.16762.20972.26282.33692.400本专利技术实施例中选择的ASTER遥感影像获取于2005年4月30日，实验区域是位于智利北部的丘基卡玛塔铜矿。王桂珍等人曾使用该地区数据开展矿物蚀变信息提取方法研究，为与实际验证结果进行比较，本方法也使用该区域数据进行吸收特征提取。将选取的ASTERL1B产品转换成地表反射率影像。在影像上根据之前研究结果，选取白云母、伊利石、高岭石、绿泥石以及黄钾铁矾等五种矿物的感兴趣区，作为已知样本，用于验证吸收特征提取效果。图2展示了这5种矿物的平均反射率光谱。本专利技术实例中，基于ASTER多光谱反射率影像，生成虚拟首波段、虚拟末波段以及8个虚拟中间波段，并按波长顺序组合在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：包括以下步骤：根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像数据；对虚拟波段反射率影像数据逐像素获取包络线；将虚拟波段反射率影像数据获取的包络线按原始遥感影像波段设置进行重采样；采用上述步骤获得的包络线对原始多光谱反射率影像数据进行包络线去除。

【技术特征摘要】
1.一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像数据；
对虚拟波段反射率影像数据逐像素获取包络线；
将虚拟波段反射率影像数据获取的包络线按原始遥感影像波段设置进行重采样；
采用上述步骤获得的包络线对原始多光谱反射率影像数据进行包络线去除。
2.根据权利要求1所述的一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：
所述多光谱遥感反射率影像为经过大气校正等预处理后得到的地表反射率影像。
3.根据权利要求1所述的一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：
所述根据原始多光谱遥感反射率影像波段设置生成虚拟波段反射率影像具体包括:
在原始影像首波段之前生成虚拟首波段；
在原始影像末波段之后生成虚拟末波段；
在原始影像相邻波段之间生成虚拟中间波段；
将虚拟首波段、虚拟中间波段以及虚拟末波段按照波长递增顺序组合在一起，生成虚
拟波段反射率影像。
4.根据权利要求3所述的一种多光谱遥感反射率影像吸收特征提取方法，其特征在于：
所述在原始影像首波段之前生成虚拟首波段具体包括：
计算原始影像首波段与第二波段之间的中心波长间隔；
在原始影像首波段短波方向，距其一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵恒谦，赵学胜，杨可明，蒋金豹，孙文彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11