[发明专利]一种海面不同厚度原油油膜高光谱探测通道选择方法

权利要求书

1.一种海面不同厚度原油油膜高光谱探测通道选择方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.获取实测海水及不同厚度原油油膜的光谱反射率数据

不同厚度原油油膜的光谱反射率数据测量时间选择在天气晴朗无云、风速较小的11:00～12:30进行，为了减少外界反射太阳光对结果造成干扰，测量人员着深色服装；光谱测量设备为ASD地物光谱仪，光谱范围为350～2500nm；数据采集前，ASD地物光谱仪自动进行暗电流校正；在测量海水和油膜前分别测量参考板的反射率光谱数据，参考板采用与ASD配套的漫反射标准参考板；测量时探头距参考板、水面和油膜20-50cm且垂直向下，视场角3°-25°；测量过程中每隔3～5分钟测量一下参考板的反射率光谱数据；对同一测量目标重复测量10次，剔除离群数据后，计算每组数据的平均值，得到海水、油膜的光谱反射率数据R^m；

B.对Hyperion数据进行预处理

Hyperion是地球观测一号星EO-1上搭载的推扫式高光谱成像光谱仪，其光谱范围为356-2577nm，共有242个波段，光谱分辨率约为10nm；经过辐射定标处理的波段数为198个，其中VNIR56、57波段与SWIR77、78波段重叠，实际可用波段为196个；考虑到水体在大于1000nm后对光的强吸收作用，选择波长小于1000nm的Hyperion波段进行分析；Hyperion数据在成像过程中受到大气中水汽和臭氧的影响，为了消除大气的影响，将Hyperion原始数据转换为地球表面的反射率数据，需要进行大气校正；大气校正使用的工具是软件ENVI4.5的FLAASH模块，使用该软件同时获取Hyperion数据的光谱响应函数；

C.对实测光谱数据光谱进行滤波

利用步骤B获取的Hyperion数据的光谱响应函数作为滤波器，对步骤A获取的实测海水和不同厚度油膜的光谱反射率数据R^m进行滤波；即按照Hyperion传感器的中心波长和波段数设置，对实测光谱数据进行滤波，得到模拟Hyperion通道数据R^r；

D.对Hyperion数据环境噪声进行等效反射比计算

对传感器-大气-目标系统噪声的准确估计，能够提高环境信息提取的准确性，为评估遥感系统提取环境变量的准确性和精确性，需要对遥感图像的环境噪声等效反射比NEΔR_E进行计算；

NEΔR_E＝σ(R)

σ(R)是Hyperion数据上一个覆盖内部尽量均匀、光学深度很大水域的窗口内各波段反射率标准差，通过调整窗口大小，使σ(R)达到收敛；采用Wettle等人提出的自动局部收敛定位算法进行窗口位置选择；

E.对模拟Hyperion通道数据进行归一化

将步骤C得到的模拟Hyperion通道数据R^r归一化至步骤D得到的NEΔR_E光谱，得到归一化后光谱S；

S＝R^r/NEΔR_E

F.对Hyperion数据油膜厚度进行敏感性评价与通道选择

步骤E的归一化光谱S揭示了Hyperion数据在区分油膜厚度方面的理论极限值；以NEΔR_E为单位进行度量，若两个地物在某波长位置的NEΔR_E差值绝对值大于1，则在Hyperion传感器所获取的图像数据上，二者在该波长范围内能够有比较明显的区别，即传感器在该波长位置所获取的数据能够区别这两个地物；即，将包含该波长位置的通道选为进行不同厚度油膜探测的通道。