[发明专利]一种多光谱遥感矿化蚀变信息通用优化提取方法

权利要求书

1.一种多光谱遥感矿化蚀变信息通用优化提取方法，其特征在于：

首先对多光谱遥感数据收集与处理，收集多光谱遥感影像，并进行相应处理，包括：辐射定标、大气校正、归一化处理，然后对多光谱遥感影像进行构建，并将多光谱遥感影像设定为多光谱遥感数据集X，所述多光谱遥感数据集X中的每个波段都对应着一幅相应的图像；每个波段由像元组成；

令X＝{x₁,x₂,…,x_B}表示为一个所述多光谱遥感数据集X，其中x_j为第j个波段，即波段x_j，其中j＝1,2,…,B，B代表所述多光谱遥感数据集X中的所有波段的数目，B为自然数；波段x_j对应着一幅相应的图像，波段x_j中的所有像元的总数目为N，N为自然数；

将所述多光谱遥感数据集X＝{x₁,x₂,…,x_B}中的B个波段之间两两相加集合设定为P，即P所包含特征数目设为p，这里p为自然数，a、b为自然数，并且a≠b；B个波段之间两两比值集合为Q，即Q所包含特征数目设为q，这里q为自然数；

将X,P和Q组合在一起为多光谱遥感特征集合D，即D＝{X,P,Q}，所述多光谱遥感特征集合D，所包含特征数目设为d'，这里d'为自然数，令d'＝B+p+q；对所述多光谱遥感特征集合D选取一个矿化蚀变最佳特征Best的组合Y，令Y＝{y₁,y₂,…,y_best}，其中y₁,y₂,…,y_best定义为从所述多光谱遥感特征集合D中选取的特征，best为自然数，作为所述多光谱遥感特征集合D中选取的矿化蚀变最佳特征Best的数目，并设定best的值小于所述多光谱遥感特征集合D中的所有特征数目d'的值；

然后，定义矿化蚀变目标函数；假设已知矿点数目为n，n为自然数，选定矿点周围预设大小为r的区域，r为实数，即以已知矿点为中心，设置已知矿点周围预设大小的区域的半径r；令矿点在半径r的区域内的蚀变信息量用蚀变信息所在的像元的个数来衡量，用c表示，c＝{c₁,c₂,…,c_n}为n个已知矿点在半径r的区域内的蚀变信息量；每个矿点预设半径r的区域内的像元个数用d＝{d₁,d₂,…,d_n}表示；矿化蚀变目标函数表示F用第一公式为：

第一公式

其中，G＝{G₁,G₂,…,G_n}为已知矿点周围预设的半径r的区域内所提取的矿化蚀变信息量占整个半径r的区域内的比例，G_i＝c_i/d_i，其中i＝1,2,…,n；G_i为第i个矿点在半径r的区域内所提取的蚀变信息量，G_i的值越大，表明所提取的蚀变信息量越多；

开始计算U：U的值越小，代表所有矿点区域内的所提取的蚀变信息量越均匀；t的取值范围为0～1之间的数；

同时，融合主成分分析提取多光谱遥感数据集X的矿化蚀变信息；根据设定的矿化蚀变最佳特征Best的数目best，对多光谱遥感特征集合D中不同特征构成的特征子集进行遍历并进行主成分的分析，并根据特征子集得到主成分；同时考虑每个矿点区域内矿化蚀变信息量与均衡性，设定适应度函数为f(x_i)用于度量特征的适应性；适应度函数f(x_i)中适应度值的高低决定所述多光谱遥感特征集合D中的特征被选中的概率及被遗传到下一代种群中的概率；在矿化蚀变目标函数中，(1-U)的值越大越好，G的值越大越优，即已知矿点周围预设区域内所提取的矿化蚀变信息量的整体值越大，效果越佳，所设定适应度函数f(x_i)用第二公式表示为：

第二公式：f(x_i)＝max(F) (2)；

在对所述多光谱遥感数据集X进行矿化蚀变信息提取过程中，利用选择、交叉、变异的方法，开始编码初始种群产生下一代群体，通过淘汰适应度值低的个体，保留适应度值高的个体经过遗传操作的个体集合参与到下一代种群，然后对新的下一代种群进行进化，如此迭代计算，最终选择出矿化蚀变最佳特征的组合；具体的步骤为：

步骤1、建立多光谱遥感特征集合D：

对于所述多光谱遥感数据集X＝{x₁,x₂,…,x_B}，形成原始B个波段之间两两相加集合P，两两比值集合Q，通过组合X、P和Q建立所述多光谱遥感特征集合D；

步骤2、初始化种群及参数设置：

随机产生所述多光谱遥感特征集合D的染色体的数字编码；生成初始种群，对初始种群进行二进制编码；对种群中的个体进行编码，设置编码长度为矿化蚀变最佳特征的组合的数目best；

步骤3、定义矿化蚀变目标函数：

定义矿化蚀变目标函数F的值即为矿化蚀变目标函数的值；计算已知矿点周围预设区域内所提取的矿化蚀变信息G_i＝c_i/d_i，其中i＝1,2,…,n；G_i为第i个矿点在半径r的区域内所提取的蚀变信息量；计算U用以表示所有矿点区域内的所提取的蚀变信息量是否均匀；t的取值范围为0～1之间的数；

步骤4、选取矿化蚀变最佳特征的组合；

对于步骤1中初始化的种群进行遗传算法的寻优；首先，设定矿化蚀变最佳特征的组合数目best，对多光谱遥感特征集合D中不同特征子集的初始化种群进行主成分分析；对不同特征子集提取的主成分计算矿化蚀变目标函数值，计算适应度函数，寻找到这一代中最优的个体参与到下一代的种群进行遗传算子操作；比较每一代的适应度值，选出适应度值最大的那一代，检测适应度值最大的那一代中的染色体的数字编码中为“1”的位置，设为第i₁,i₂,…,i_best位；则适应度值最大的那一代的染色体的数字编码中第i₁,i₂,…,i_best位所对应的特征即为寻优选取的矿化蚀变最佳特征的组合；

步骤5、提取遥感矿化蚀变信息；

根据步骤4中寻优选取的矿化蚀变最佳特征的组合提取多光谱遥感矿化蚀变信息：

这时，所述多光谱遥感特征集合D中选取出矿化蚀变最佳特征的组合，并且所述多光谱遥感特征集合D中选取出矿化蚀变最佳波段的数目，基于矿化蚀变最佳特征的组合对所述多光谱遥感影像提取的矿化蚀变信息为最终结果。