[发明专利]一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法

说明书

本发明公开了一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法，首先，获取目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，将标准反射板高光谱影像减去暗电流数据得到标准反射板校正数据，或者在标准反射板高光谱影像中裁剪出标准反射板覆盖部分数据，减去对应位置的暗电流数据得到标准反射板的待拟合反射板数据，利用待拟合反射板数据拟合出最佳曲面模型，估计出覆盖目标物高光谱影像幅面的标准反射板校正数据；然后目标物高光谱影像减去暗电流数据得到目标物校正数据；最后，除以标准反射板校正数据，乘以标准反射板反射率标准数值，得到目标物高光谱反射率影像。本发明考虑到了双点光源的影响，有效改进了传统的标准反射板反射率校正方法。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，更具体的说是涉及一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法。

背景技术

高光谱成像技术具有光谱分辨率高、“图谱合一”的独特优势，是遥感技术发展过程中重大的科技突破之一。其技术日趋成熟，尤其是地面高光谱成像仪的小型化和市场化，高光谱成像已经突破传统的遥感应用领域，在医学成像、法医刑侦、食品检测以及文化遗产保护等多个民用领域得到成功应用。而反射率是物质本质属性之一，是高光谱成像描述探测目标的基本数据。因此，将高光谱影像的原始像元亮度值(DN值)转化为反射率，是高光谱影像应用常见的处理流程，对于高光谱影像的信息提取和定量分析都至关重要。

对于地面高光谱成像技术而言，标准反射板反射率校正是最为常见的一种方法。但是，现有研究和技术一般没有考虑到光源对反射率校正的影响。因为其研究对象一般观察范围较小，能够使用灯光室，构造漫反射光源，在理想的环境下采集数据。但是，在实际的文物保护修复工程中，经常面对室内的较大型不可移动文物(如寺观壁画)，需要在现场较大范围采用人工光源进行高光谱成像，难以构造理想的漫反射环境。

与遥感中主要利用太阳电磁辐射为能量来源不同，为了适应实验室、不可移动文化遗产现场、食品安全检测等室内数据采集环境，地面成像光谱仪经常使用人工光源。光源一般选择在短波红外波段仍有较好辐射能量的卤素灯、氙气灯等。按照空间上的分布，可以将光源分为双点光源、多点光源、以及线状光源。根据实际工程应用目的不同，三种光源均有着广泛的应用。在实际工程中，发现双点光源的光强呈现随着距离光源中心的距离增加而衰减的现象。光强的变化极大影响了后续反射率校正的准确性，而现有技术并没有考虑这个因素，使得传统的反射率校正方法存在着一定的误差。

因此如何改进已有的反射率校正方式，提高双点光源下的反射率校正的准确性是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法。首先，获取目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，判断标准反射板是否完全覆盖标准反射板高光谱影像，将标准反射板高光谱影像减去暗电流数据得到标准反射板校正数据，或者在标准反射板高光谱影像中裁剪出标准反射板覆盖部分数据，减去对应位置的暗电流数据得到标准反射板的待拟合反射板数据，利用标准反射板的待拟合反射板数据采用最小二乘法拟合出曲面模型，估计出覆盖目标物高光谱影像幅面的标准反射板校正数据；然后目标物高光谱影像减去扩展为目标物高光谱影像行列数的暗电流数据得到目标物校正数据；最后，除以标准反射板校正数据，乘以标准反射板反射率标准数值，得到目标物高光谱反射率影像。本发明考虑到了双点光源的影响，有效改进了传统的标准反射板反射率校正方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法，包括以下具体步骤：

步骤1：采集目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，判断标准反射板是否完全覆盖所述标准反射板高光谱影像，如果是，则将所述标准反射板高光谱影像减去所述暗电流数据得到标准反射板校正数据并进入步骤3；否则进入步骤2；

步骤2：利用所述标准反射板高光谱影像构建曲面模型，从而获取与所述标准反射板高光谱影像行列数相同的所述标准反射板校正数据；