一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法技术

本发明专利技术属于遥感地质调查技术领域，具体涉及一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法。本发明专利技术包括以下步骤：步骤1：VIMS影像读取；步骤2：数据预处理；步骤3：构建铁染和黏土两大类蚀变异常信息的主成分分析模型，获取特征向量矩阵；步骤4：特征向量矩阵分析，确定蚀变信息所在主分量；步骤5：后处理；步骤6：统计均值和方差，确定阈值圈定蚀变异常。本发明专利技术通过波段间配准消除了VIMS影像可见光

【技术实现步骤摘要】
一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法


[0001]本专利技术属于遥感地质调查
，具体涉及一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法。

技术介绍

[0002]围岩蚀变，是指在热液成矿过程中近矿围岩与热液发生化学作用的过程。蚀变作用的直接产物是蚀变矿物和蚀变岩，其常与矿体伴生且其分布范围一般较矿体分布范围广，因而是一种重要的找矿标志。不同的矿物组分、结构和存在的各种离子基团使不同物质具有不同的波谱特征，依据这些诊断性特征结合特定的图像处理技术就可以从遥感图像上将其加以区分识别。
[0003]国产高分五号卫星(GF
‑
5)全谱段光谱成像仪(Visual and Infrared Mutispectral Imager，VIMS)可获取地物可见近红外、短波、中波、长波红外的多谱段成像数据。其影像光谱范围为0.45～12.5μm，包含6个空间分辨率为20m的可见光
‑
短波红外波段(B1～B6)和6个空间分辨率为40m的中、长波红外波段(B7～B12)。基于VIMS红外数据，部分学者开展了地温、发射率反演以及矿物分类识别研究，并取得了一定成果。然而与Landsat主题成像仪(TM)波谱范围设置相似但空间分辨率更高的VIMS可见光
‑
短波红外数据，在蚀变信息提取方面未见报道。据此，以蚀变信息提取为研究主题，基于VIMS可见光
‑
短波红外数据，通过分析典型蚀变矿物的光谱特征，参考基于TM影像的蚀变信息提取技术，结合主成分变换(Principal Component Analysis，PCA)，提出一种基于该型数据提取铁染、黏土蚀变异常的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，以充分发挥国产GF
‑
5VIMS可见光
‑
短波红外影像数据的特点，提升国产卫星数据在地质矿产勘查领域中的应用潜能。
[0005]本专利技术采用的技术方案：
[0006]一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，包括以下步骤：步骤1：VIMS影像读取；步骤2：数据预处理；步骤3：构建铁染和黏土两大类蚀变异常信息的主成分分析模型，获取特征向量矩阵；步骤4：特征向量矩阵分析，确定蚀变信息所在主分量；步骤5：后处理；步骤6：统计均值和方差，确定阈值圈定蚀变异常。
[0007]所述步骤1中，利用ENVI 5.3软件和国产卫星插件读取待测区域GF
‑
5VIMS影像一景，影像包含可见光
‑
短波红外波段和中、长波红外波段。
[0008]所述步骤2中，具体包括如下步骤：步骤2.1，辐射定标；步骤2.2，大气校正；步骤2.3，正射校正；步骤2.4，波段间影像配准。
[0009]所述步骤2.1中，利用ENVI 5.3软件中的辐射定标工具结合软件自动读取的原始影像元数据中的定标参数实现对步骤1读取的可见光
‑
短波红外影像辐射定标处理。
[0010]所述步骤2.2中，利用ENVI 5.3软件中的快速大气校正模型对步骤2.1辐射定标结果进行大气校正处理。
[0011]所述步骤2.3中，利用ENVI 5.3软件RPC正射校正工作流工具结合研究区范围内的数字高程模型，对步骤2.2大气校正后的VIMS影像进行无控制点正射校正，修正影像倾斜及投影误差，将影像重采样成正射影像。
[0012]正射校正后的影像由地理坐标系变为基于WGS
‑
84椭球的UTM投影坐标系。
[0013]所述步骤2.4中，基于上述步骤2.3正射校正后结果，以其可见光
‑
近红外波段为基准，对其短波红外波段影像进行影像配准。
[0014]所述步骤3中，通过分析典型蚀变矿物波谱特征及基于TM影像的蚀变信息提取方法，对步骤2.4影像配准后的影像数据进行主成分变换，获取特征向量矩阵。
[0015]所述步骤4中，基于步骤3获取的特征向量矩阵，通过分析各特征向量矩阵中各主分量的波段负载大小及符号，确定蚀变矿物信息所在主分量。
[0016]所述步骤5中，具体包括如下步骤：步骤5.1，波段运算；步骤5.2，滤波处理，对上述步骤5.1处理结果以3
×
3窗口大小的中值滤波器进行滤波，消除孤立噪声点。
[0017]所述步骤5.1中，基于步骤4确定的包含蚀变信息的主分量，分析该主分量中蚀变矿物吸收特征波段的贡献系数符号，并进行波段运算。
[0018]所述步骤6中，具体包括如下步骤：步骤6.1，均值和标准差统计；步骤6.2，分割阈值确定，划分三级蚀变异常，以均值+n倍标准差确定三级阈值。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术提供一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，通过波段间配准消除了VIMS影像可见光
‑
近红外波段与短波红外波段之间的空间位置差异，并构建了铁染和黏土两大类蚀变异常信息的主成分分析模型，操作简便，提取结果可靠，拓展了国产高分系列卫星在地质勘查领域的应用。
附图说明
[0021]图1为本专利技术所提供的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法流程图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]如图1所示，本专利技术提供的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，该方法具体包括以下步骤：
[0026]步骤1：VIMS影像读取；
[0027]利用ENVI 5.3软件和国产卫星插件读取内蒙古卫境地区GF
‑
5VIMS影像一景，影像包含6个可见光
‑
短波红外波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：VIMS影像读取；步骤(2)：数据预处理；步骤(3)：构建铁染和黏土两大类蚀变异常信息的主成分分析模型，获取特征向量矩阵；步骤(4)：特征向量矩阵分析，确定蚀变信息所在主分量；步骤(5)：后处理；步骤(6)：统计均值和方差，确定阈值圈定蚀变异常。2.根据权利要求1所述的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用ENVI 5.3软件和国产卫星插件读取待测区域GF
‑
5VIMS影像一景，影像包含可见光
‑
短波红外波段和中、长波红外波段。3.根据权利要求2所述的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：所述步骤(2)中，具体包括如下步骤：步骤(2.1)，辐射定标；步骤(2.2)，大气校正；步骤(2.3)，正射校正；步骤(2.4)，波段间影像配准。4.根据权利要求3所述的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中，利用ENVI 5.3软件中的辐射定标工具结合软件自动读取的原始影像元数据中的定标参数实现对步骤(1)读取的可见光
‑
短波红外影像辐射定标处理。5.根据权利要求4所述的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，利用ENVI 5.3软件中的快速大气校正模型对步骤(2.1)辐射定标结果进行大气校正处理。6.根据权利要求5所述的一种基于全谱段光谱成像仪数据的蚀变信息提取方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中，利用ENVI 5.3软件RPC正射校正工作流工具结合研究区范围内的数字高程模型，对步骤(2.2)大气校正后的VIMS影像进行无控制点正射校正，修正影像倾斜及投影误差，将影像重采样成正射影像。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元涛，潘蔚，余长发，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：