[发明专利]一种基于光谱曲面匹配的土壤类型识别方法

权利要求书

1.一种基于光谱曲面匹配的土壤类型识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.针对待识别土壤剖面各发生层的光谱反射率，分别进行剖面深度插值处理和一阶求导处理，获得待识别土壤剖面的光谱曲面，然后进入步骤二；

步骤二.分别针对土壤样本库中的各个土壤剖面，针对土壤剖面各发生层的光谱反射率，进行剖面深度插值处理和一阶求导处理，分别获得各个土壤剖面的光谱曲面，然后进入步骤三；

其中，上述步骤一中和步骤二中，针对土壤剖面各发生层的光谱反射率，按如下步骤1至步骤4，进行剖面深度插值处理和一阶求导处理，获得土壤剖面的光谱曲面；

步骤1.针对土壤剖面，获得各发生层的光谱反射率的集合P＝{p_ij|i＝1,…,n；j＝1,…,m}，其中，n为光谱波段数，m为土壤剖面所对应发生层的数量,p_ij表示土壤剖面第j个发生层在波段i处的反射率值；

步骤2.采用等积二次样条插值方法，针对土壤剖面各发生层的反射率值p_ij，进行深度插值处理，获得预设距离间隔、不同深度处的土壤光谱反射率P'＝{pa′_ij'|i＝1,…,n；j'＝1,…,m'}，其中，m'表示插值后的土壤光谱曲线数量，pa′_ij'表示插值所生成的第j'条光谱曲线在波段i处的反射率值；

步骤3.针对经深度插值处理所获得的土壤光谱反射率，首先进行11点移动平均平滑处理，然后采用Savitzky-Golay卷积求导法计算21点二次多项式平滑的光谱反射率一阶导数；

步骤4.针对光谱反射率一阶导数，以波段为横坐标，以剖面深度为纵坐标，生成光谱曲面；

步骤三.按如下步骤3-1至步骤3-2，根据土壤样本库中各个土壤剖面的光谱曲面，针对待识别土壤剖面的光谱曲面，基于平均Hausdorff距离进行光谱曲面匹配，识别出待识别土壤剖面的土壤类型；

步骤3-1.分别针对土壤样本库中各个土壤剖面的光谱曲面，计算获得各土壤剖面光谱曲面分别与待识别土壤剖面光谱曲面之间的平均Hausdorff距离；

步骤3-2.获得最小平均Hausdorff距离所对应的土壤剖面的土壤类型，即为待识别土壤剖面的土壤类型。

2.根据权利要求1所述一种基于光谱曲面匹配的土壤类型识别方法，其特征在于，所述步骤3-1中，分别针对土壤样本库中各个土壤剖面的光谱曲面，按如下步骤，计算获得各土壤剖面光谱曲面与待识别土壤剖面光谱曲面之间的平均Hausdorff距离:

步骤3-1-1.初始化点集A、点集B分别为长度为n的空集，以及初始化参数l＝1，n表示光谱波段数；

步骤3-1-2.从待识别土壤剖面C_t光谱曲面中抽取深度值l处的光谱线加入到点集A当中；同时，从土壤样本库中土壤剖面光谱曲面CS_g中抽取深度值l处的光谱线加入到点集B当中；其中，g＝{1、…、G}，G表示土壤样本库中土壤剖面光谱曲面的个数；

步骤3-1-3.根据如下公式：

计算获得点集A和点集B之间的平均Hausdorff距离其中，d_B(a)表示点集A中元素a到点集B距离的最小值，p为点集A中元素的个数；

步骤3-1-4.判断l是否大于光谱曲面C_t或CS_g的最大深度值，是则进入步骤3-1-5；否则，l所对应的值进行加一更新，并返回步骤3-1-2；

步骤3-1-5.针对待识别剖面光谱曲面C_t中各条光谱线分别与土壤样本库土壤剖面光谱曲面CS_g中各条光谱线之间的平均Hausdorff距离，采用求平均值方法，获得待识别剖面光谱曲面C_t与土壤样本库中土壤剖面光谱曲面CS_g间的平均Hausdorff距离。