[发明专利]一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法

权利要求书

1.一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先获取覆盖一定范围的高光谱数据，并进行辐射定标和正射校正，然后利用云掩膜将有云的地方设为空值，将条带位置设为空值，作为预处理影像，然后计算地表反射率校正因子，对预处理影像进行修正，作为待处理影像；

(2)根据(1)中处理后的影像，计算一定范围的n个波段背景辐射的均值μ和协方差Cov，根据影像一定范围内波段的中心波长和半峰全宽FWHM，利用辐射传输模拟得到单位甲烷吸收光谱，利用匹配滤波法可以得到甲烷增强值图像；

(3)对于(2)中得到的甲烷增强值图像，利用最大类间方差法将原图像分成背景和目标两部分，再利用连通域面积检测剔除掉一些离散的点，最终得到甲烷排放点源的二值图像，1代表有甲烷排放，0代表无甲烷排放。

2.如权利要求1所述的一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于：步骤(1)中高光谱数据包括EO-1的Hyperion、PRISMA和GF-5的AHSI，获取的是2230nm-2330nm的高光谱数据。

3.如权利要求1所述的一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于：步骤(1)中生成预处理影像的具体方法为；

根据卫星数据的头文件或者元数据中提供的相关系数，包括比例因子ScaleFactor和零偏置Offset，将传感器记录的DN值转换为绝对辐射亮度，再根据DEM数据对影像进行正射校正以获得精确的定位，再根据卫星数据提供的云掩膜将有云的地方设为空值，将条带位置设为空值，作为预处理影像。

4.如权利要求1所述的一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于：步骤(1)中根据2100nm-2400nm各波段的辐射亮度计算地表反射率校正因子，地表反射率校正因子的具体计算公式为；

x为分析下的光谱，μ为n个波段的背景辐射均值。

5.如权利要求1所述的一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于：步骤(2)中生成甲烷增强值图像的具体方法为；

卫星接收到的辐射亮度会随甲烷柱浓度的增高而降低，故可以根据辐射亮度的变化值和单位甲烷吸收的辐射信号计算得到甲烷增强值ΔCH4，ΔCH4可以表示为：

x为分析下的光谱，μ和Cov分别为n个波段的背景辐射均值和协方差，k为使用辐射传输模拟计算的单位甲烷吸收光谱。

6.如权利要求5所述的一种基于高光谱成像仪快速识别并提取甲烷点源的方法，其特征在于：获取k的具体方法为；

首先利用HITRAN分子吸收库模拟得到0.1cm^-1分辨率下的单位甲烷吸收光谱k_pre，再根据FWHM用高斯函数模拟高光谱遥感器波段的光谱响应函数，如公式(3)所示，

式中γ为2倍的FWHM；最后将k_pre与对应位置的光谱响应函数卷积获得适应于当前卫星的单位甲烷吸收光谱k。