[发明专利]一种基于吸收峰特征的高光谱曲线匹配方法

摘要

本发明提出了一种基于吸收峰特征的高光谱曲线匹配方法。本发明首先对高光谱曲线进行包络线消除并提取光谱特征参量矩阵，然后根据标准特征参量矩阵与待测特征参量矩阵的每个向量的余弦距离‑欧氏距离来逐一寻找吸收峰的匹配向量，之后根据选择后的吸收峰特征参量矩阵进行光谱匹配。本发明可以搜寻到最佳的特征参量向量，从而实现吸收峰的选择，用选择后的吸收峰的特征参量矩阵进行高光谱匹配后，匹配的误差也有一定程度的下降。

主权项

1.一种基于吸收峰特征的高光谱曲线匹配方法，其特征在于该匹配方法包括以下步骤：步骤一，基于光谱特征参量的光谱匹配：1)从实验光谱库中提取某物质的光谱反射曲线，进行包络线去除和归一化处理；2)提取待测光谱反射曲线的特征参量即吸收波峰位置P、吸收深度H、吸收宽度W及吸收对称度S、面积M、变化率V，组成光谱特征参量矩阵M＝[P,H,W,K,S,M,V]，M的维数是光谱吸收峰的个数；3)提取标准光谱库的光谱特征参量矩阵N，计算待测物质光谱矩阵M和标准物质矩阵N的匹配程度，用矩阵的相似度计算矩阵的匹配；步骤二，对光谱特征参量矩阵的选择：选择方法的具体实现步骤如下：A、设标准光谱特征矩阵M＝[m1,m2,…mi]T,待测光谱特征矩阵N＝[n1,n2,…nj]T，i为标准光谱吸收峰个数，j为待测光谱吸收峰个数，吸收峰位置表明了该种物质在特定波长的吸收情况，是最能表征光谱的特征，将其当作匹配的重要参量，B、假设M矩阵的维数小，取矩阵维数小的矩阵的第一行向量m1，分别计算m1与待测光谱特征矩阵N的向量n1,n2,…nj的夹角余弦与欧氏距离的联合距离D11,D12…D1j；向量联合距离最小值为D1k，即m1和nk的距离最接近，C、由步骤B求出的第k个向量作为与N中最匹配的向量，现计算nk与标准光谱特征矩阵M的行向量m1,m2,…mi的向量联合距离，分别记为Dk1,Dk2…Dki，取其中的最小值的Dkh；即nk和mh的距离最小，D、若h＝1，即联合距离为D_k1，由于D_k1＝D_1k；所以与n_k距离最小的向量为m₁；若h≠1，由吸收位置为第一权重特征参量分析，下一步比较m₁和m_h的吸收位置与n_k的距离和的大小，把与n_k的距离最接近的吸收峰为最匹配的吸收峰，E、取出M和N中的已匹配的向量，M和N剩余的矩阵为：当m₁和n_k匹配时，当m_h和n_k匹配时，F、重复步骤B～D，直到维数小的矩阵的所有向量在维数大的向量中得到最匹配的向量，按照匹配的顺序组成新的矩阵则为降维后的矩阵，矩阵维数为δ，δ＝(i,j)min    (9)；G、标准光谱和待测光谱吸收峰个数在经过本选择方法后达到统一，而且每个相对应的向量也是夹角最小的向量，特征参量矩阵的维数也相同；步骤三，根据选择后的吸收峰特征参量矩阵进行光谱匹配。