基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器及分类方法技术

为了解决现有成像光谱技术其重构后数据立方体数据量过大致使数据传输、存储和处理系统的负荷大幅增加的技术问题，本发明专利技术提供了一种基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器及分类方法。光谱分类器包括推扫型光谱成像仪、空间光调制器、控制器、探测器、信号处理模块；空间光调制器根据控制器输出的数字电压信号对推扫型光谱成像仪分光后光谱进行调制；探测器用于进行当前行目标像元的特征提取；信号处理模块用于对当前行目标像元进行分类判断，输出分类结果。本发明专利技术将分类算法直接应用于推扫型光谱成像仪内分光后光谱，实现光谱分类，无需重构数据立方体便能直接输出分类结果，可有效避免当前面临的大数据量问题。

A spectral classifier and classification method based on a pushbrow spectral imager

In order to solve the technical problems of the existing imaging spectroscopy technology, which greatly increase the load of data transmission, storage and processing system after reconstructing data cube data, a spectral classifier and a classification method based on pushbroom spectral imager are provided. The spectral classifier including pushbroom imaging spectrometer, spatial light modulator, controller, detector, signal processing module; spatial light modulator based on digital signal output voltage controller modulates the pushbroom imaging spectrometer light spectrum; detector is used when the feature extraction on target pixel; signal processing module is used for classification the current line of the target pixel, the output classification results. The classification algorithm is directly applied to the spectral analysis of the push broom spectral imager, and the spectral classification is achieved without reconstructing the data cube. It can directly output the classification results, and effectively avoid the problem of large data that is currently facing.

【技术实现步骤摘要】
基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器及分类方法
本专利技术属于光学
，涉及一种基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器及分类方法。
技术介绍
高光谱成像技术能够同时探测目标的二维几何空间与一维光谱信息，具有“图谱合一”的特点；高光谱成像技术实现了光谱分辨率的突破性提高，且波段数较多，每个像元对应的光谱信息作为波长的函数可绘制成一条完整而连续的光谱曲线，反映出能够区分不同物质的诊断性光谱特征。这一特点决定了高光谱图像具有较其他遥感图像更强的地物识别与精细分类能力。利用高光谱数据进行目标精细分类是高光谱成像技术应用的核心内容之一，其最终目标是对高光谱图像中的每个像元赋以唯一的类别标识。目前，高光谱分类算法是以高光谱成像仪输出数据进行重构后的数据立方体为研究对象，分析各类物质的光谱和空间信息，进行特征提取，再通过适当的分类方法进行分类判断。然而，高光谱成像获取目标丰富的空间、辐射和光谱信息，为目标精细分类带来机遇的同时，也带来了新的挑战。庞大的数据量必然给数据处理系统带来了压力，巨大的运算量导致计算机负荷大幅增加；同时，大数据量也给数据传输系统和存储系统带来了时间和存储空间上的瓶颈。近些年国内外本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器，其特征在于，包括推扫型光谱成像仪、空间光调制器、控制器、探测器、信号处理模块；所述推扫型光谱成像仪用于对一行目标像元进行扫描、色散，形成按波长顺序排列的分光后光谱，该分光后光谱投射到所述空间光调制器上；所述空间光调制器根据所述控制器输出的数字电压信号对所述分光后光谱进行调制；所述数字电压信号为通过线性判别分析算法将数据立方体的光谱空间投影到N‑1维特征空间所获得的投影矩阵中特征向量的量化值，由所述控制器根据所述特征向量的特征值从大到小依次输出；N为已知光谱的类别数；所述探测器用于接收所述空间光调制器调制后的光信息，进行当前行目标像元的特征提取；所述信号处理模块...

【技术特征摘要】
1.基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器，其特征在于，包括推扫型光谱成像仪、空间光调制器、控制器、探测器、信号处理模块；所述推扫型光谱成像仪用于对一行目标像元进行扫描、色散，形成按波长顺序排列的分光后光谱，该分光后光谱投射到所述空间光调制器上；所述空间光调制器根据所述控制器输出的数字电压信号对所述分光后光谱进行调制；所述数字电压信号为通过线性判别分析算法将数据立方体的光谱空间投影到N-1维特征空间所获得的投影矩阵中特征向量的量化值，由所述控制器根据所述特征向量的特征值从大到小依次输出；N为已知光谱的类别数；所述探测器用于接收所述空间光调制器调制后的光信息，进行当前行目标像元的特征提取；所述信号处理模块接收所述探测器输出的特征信息，对当前行目标像元进行分类判断，输出分类结果。2.根据权利要求1所述的基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器，其特征在于，所述空间光调制器为二维数字微镜阵列，包括多个微镜单元，每两行微镜单元对应一个目标像元；所述微镜单元的反射镜分别由所述控制器控制旋转，实现独立光开关，并通过控制每个微镜单元的光开关时间实现光信息的调制；所述二维数字微镜阵列的每一行的微镜单元数量大于等于所述分光后光谱的波段数，每一列的微镜单元数量大于等于一行目标像元的像元数的2倍；二维数字微镜阵列中，奇数行的微镜单元由所述特征向量中正数值对应的量化值控制，偶数行的微镜单元由所述特征向量中负数值对应的的量化值控制；每两行微镜单元输出的调制光分别由探测器中相应的两个探测单元接收。3.根据权利要求1或2所述的基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器，其特征在于，所述信号处理模块是依据贝叶斯判定准则对当前行目标像元进行分类判断的信号处理模块。4.利用权利要求1-3任一所述的基于推扫式光谱成像仪的光谱分类器对目标像元进行光谱分类的方法，其特征在于，包括步骤：1)推扫型光谱成像仪对一行目标像元进行扫描、色散，形成按波长大小顺序排列的分光后光谱；2)控制器输出数字电压信号控制空间光调制器对步骤1)产生的分光后光谱进行光学调制；所述数字电压信号通过线性判别分析算法确定：通过将训练样本集的光谱空间投影到N-1维特征空间，得到投影矩阵，将所述投影矩阵中的特征向量进行量化，量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴银花，胡炳樑，高晓惠，周安安，魏儒义，王爽，冷寒冰，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61