[发明专利]一种岩石光谱去噪方法

说明书

本发明属于高光谱遥感分析技术领域，具体涉及一种岩石光谱去噪方法，包括：获取岩石光谱信号并读入信号数组；将读入的信号数组分成四段，并分别存入四个一维数组；对四个一维数组分别进行一维离散小波分解，得到各层的小波系数；采用改进的阈值函数，对分解后的小波系数进行小波阈值去噪；将去噪后的小波系数根据小波逆变换进行重构，得到重构后的信号数组；将重构后的信号数组的重叠部分进行均值处理，并写入新数组；将处理后的新数组写回岩石光谱数据中，获得最终光谱信号。本发明能够减小仪器本身和外界环境对不同波段范围噪声的影响，并降低去噪过程对包含重要特征的波段范围内的信息损耗，有效提升高光谱数据信噪比。

技术领域

本发明属于高光谱遥感分析技术领域，具体涉及一种岩石光谱去噪方法。

背景技术

由于在光谱测量过程中会受到仪器随机误差、样品状态、环境背景噪声等因素的干扰，使用ASD地面光谱仪测量得到的岩石光谱数据中不可避免的存在噪声，造成光谱数据信噪比低，严重影响数据分析的准确性和构建模型的稳定性。因此，在对岩石光谱数据进行模型预测之前，需要对光谱数据进行去噪预处理，增强光谱有效信息，消除噪声干扰，提升光谱分析的精度。

目前有很多光谱去噪方法，常用的包括平滑，傅立叶变换、导数校正等。小波分析是从傅立叶变换的基础上发展起来的，能够同时在时频域中进行信号分析，有效区分信号中的突变部分和噪声，从而实现信号的噪声去除，是岩石光谱去噪的有力工具。

ASD地面光谱仪的波长范围是350nm～2500nm，其中350nm～750nm是可见光波段，750nm～1100nm是近红外波段，1100nm～2500nm是短波红外波段。由于仪器元件自身因素，其光谱测量值往往在2400nm～2500nm范围内噪声更为剧烈。而对于岩石光谱特征中，2100nm～2400nm范围是十分重要的光谱分析波段，在去噪过程中造成的有效光谱损耗需要引起特别重视，否则会造成岩石光谱诊断特征丢失，无法进行建模分析和类型识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩石光谱去噪方法，能够减小仪器本身和外界环境对不同波段范围噪声的影响，并降低去噪过程对包含重要特征的波段范围内的信息损耗，有效提升高光谱数据信噪比。

实现本发明目的的技术方案：一种岩石光谱去噪方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、获取岩石光谱信号并读入信号数组；

步骤(2)、将读入的信号数组分成四段，并分别存入四个一维数组；

步骤(3)、对四个一维数组分别进行一维离散小波分解，得到各层的小波系数；

步骤(4)、采用改进的阈值函数，对分解后的小波系数进行小波阈值去噪；

步骤(5)、将去噪后的小波系数根据小波逆变换进行重构，得到重构后的信号数组；

步骤(6)、将重构后的信号数组的重叠部分进行均值处理，并写入新数组；

步骤(7)、将处理后的新数组写回岩石光谱数据中，获得最终光谱信号。

进一步地，所述步骤(1)中岩石光谱信号的波段范围为350nm～2500nm，信号数组记为X(350～2500)。

进一步地，所述步骤(2)中四个一维数组分别为：

第一个一维数组：选取波段范围350nm～750nm，记为X₁(350～750)；

第二个一维数组：选取波段范围650nm～1100nm，记为X₂(650～1100)；

第三个一维数组：选取波段范围1000nm～2100nm，记为X₃(1000～2100)；