[发明专利]一种基于非负矩阵分解的空间碎片材料分析方法

摘要

一种基于非负矩阵分解的空间碎片材料分析方法，包括如下步骤步骤1，碎片光谱数据采集；步骤2，光谱数据预处理；(2.1)截去光谱两端高噪声波段；(2.2)阈值化(2.3)例外点去除；步骤3，非负矩阵分解给定非负矩阵V，寻找非负矩阵因子W和H，使得V≈WH；为评估近似性能，给出代价函数及其相应迭代更新规则，计算广义K_L散度步骤4，碎片材料谱辨认；通过选择不同的初始化W和H值，得到碎片材料谱的候选者，利用已知的地面材料谱，由步骤4计算候选材料谱与地面材料谱的广义K_L散度，选取散度阈值D0，最后确定小于该散度阈值的候选谱为碎片材料谱的组成。本发明有效适用于深空环境、准确性较好。

主权项

一种基于非负矩阵分解的空间碎片材料分析方法，其特征在于：所述空间碎片材料分析方法包括如下步骤：步骤1，碎片光谱数据采集；利用地基望远镜和无狭缝光栅，采集碎片光谱数据；步骤2，光谱数据预处理；(2.1)截去光谱两端高噪声波段：将所测得的可见光波段[403‑779]纳米，截去两端高噪声波段，剩下波长范围为[479‑729]纳米；(2.2)阈值化：采用阈值化处理：f(x)=Thifx>Th0ifx<0xotherwise]]>其中，f(x)为阈值化函数，选取阈值Th，若光谱数据x大于该阈值，则设置该项数据为所选择的阈值Th；若光谱数据x小于0，则设置该值为0；其它情形，保持不变；(2.3)例外点去除取同一圈次中观测所得的光谱数据，计算各光谱间的欧氏距离，求得欧氏距离的均值和标准差δ；计算每条光谱与同一圈次中其它光谱间的欧氏距离，并求其均值i为光谱序号，若则将第i条光谱作为例外点去除；步骤3，非负矩阵分解；给定非负矩阵V为m行n列矩阵，寻找非负矩阵因子W和H，使得V≈WH；其中，表示矩阵元素为非负实数，W为m行r列矩阵，H为r行n列矩阵，r为分解得到的基矢量个数，为评估近似性能，给出代价函数及其相应迭代更新规则：广义K_L散度：D(V||(WH))=Σi=1mΣj=1n(VijlogVij(WH)ij-Vij+(WH)ij);]]>Hαμ←HαμΣi=1mWiαViμ/(WH)iμΣk=1rWkα,Wiα←WiαΣμ=1nHαμViμ/(WH)iμΣv=1nHαv]]>其中α,μ,i,j,k,v为矩阵元素的下标，Σ表示求和；步骤4，碎片材料谱辨认；通过选择不同的初始化W和H值，得到碎片材料谱的候选者，利用已知的地面材料谱，由步骤4计算候选材料谱与地面材料谱的广义K_L散度，选取散度阈值D0，最后确定小于该散度阈值的候选谱为碎片材料谱的组成，记为W0。