專利名稱：月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深空探測(cè)高光譜數(shù)據(jù)模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法。
背景技術(shù)：
由于物質(zhì)的光譜與它的屬性密切相關(guān)，太陽光照射到月表后被漫反射，不同的物質(zhì)將呈現(xiàn)不同的反射光譜，成像光譜儀就利用了這個(gè)原理，通過不同的反射光譜與已知的礦物典型多光譜序列圖像進(jìn)行比較，就可以得出探測(cè)目標(biāo)礦物類型和含量信息。通過干涉成像光譜儀(Interference Imaging Spectrometer, IIM)探測(cè)設(shè)備對(duì)月球表面進(jìn)行高光譜遙感探測(cè)，通過對(duì)被觀測(cè)元素和礦物、巖石數(shù)據(jù)的處理，可了解它們?cè)谠虑虮砻娴念愋?、含量和分布，并利用探測(cè)的結(jié)果可以繪制各元素的全月球分布圖，發(fā)現(xiàn)月球表面資源富集區(qū)，為月球的開發(fā)利用提供有關(guān)資源分布的數(shù)據(jù)2007年，中國發(fā)射嫦娥一號(hào)月球探測(cè)衛(wèi)星，拉開了中國對(duì)月球進(jìn)行自主探測(cè)的序幕。嫦娥一號(hào)衛(wèi)星上搭載的干涉成像光譜儀(ΠΜ)獲取了覆蓋全月表84%的高光譜數(shù)據(jù)，32個(gè)連續(xù)波段覆蓋480-960nm的波譜范圍，光譜分辨率達(dá)325. ScnT1，計(jì)劃用于對(duì)月球表層巖礦的識(shí)別和豐度分布制圖。對(duì)月表礦物的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，首先需要了解月表礦物的基本類型及分布。根據(jù)對(duì)月球的已有探測(cè)知識(shí)(歐陽自遠(yuǎn)，2005)，月球表面的礦物類型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要由斜長石、輝石、橄欖石、鈦鐵礦等組成。其中斜長石含量最為豐富，在高地可達(dá)70% ;輝石是含量?jī)H次于斜長石的月表礦物，在月海和高地地區(qū)都有分布，最高可達(dá)60%左右；鈦鐵礦主要分布在月海玄武巖；橄欖石豐度范圍在不同地區(qū)差異較大。遙感圖像模擬技術(shù)是在遙感理論模型、遙感先驗(yàn)知識(shí)基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)物理計(jì)算，獲取特定條件下的模擬圖像的技術(shù)。高光譜數(shù)據(jù)模擬技術(shù)根據(jù)地物混合模型的差異主要分為兩種光譜線性混合模擬技術(shù)和光譜非線性混合模擬技術(shù)。光譜線性混合主要針對(duì)面狀混合的地物類型，而光譜非線性混合技術(shù)主要針對(duì)緊致混合的地物類型。通常情況下，目標(biāo)的混合光譜可以認(rèn)為是其各端元組分光譜的線性混合(童慶禧，2006)
權(quán)利要求
1.一種月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在于，所述月表礦物高光譜數(shù)據(jù)模擬方法包括以下步驟 Si:利用高斯光譜響應(yīng)模型對(duì)已知的月球礦物樣品光譜曲線進(jìn)行重采樣； 52:構(gòu)建純凈的混合光譜圖像數(shù)據(jù)； 53:計(jì)算干涉成像光譜儀真實(shí)數(shù)據(jù)信噪比； 54:參考真實(shí)干涉成像光譜儀數(shù)據(jù)噪聲分布，對(duì)模擬數(shù)據(jù)添加噪聲。
2.如權(quán)利要求I所述的月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在 (xiJ )2FWHM于，所述SI中的高斯光譜響應(yīng)模型為=，其中μ為中心波長，σ =,其中FWHM為響應(yīng)波譜曲線的半波寬。
3.如權(quán)利要求I所述的月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在于，所述S2包括 521:根據(jù)斜長石和鈦鐵礦混合比例的不同分別對(duì)月球的月海、過渡區(qū)和高地進(jìn)行模擬，通過Hapke非線性混合模型計(jì)算出背景礦物圖像數(shù)據(jù)，所述月海、過渡區(qū)和高地的斜長石和鈦鐵礦混合比例為60% : 40%,80% 20%,90% 10% ； 522:利用月表主要礦物斜長石、單斜輝石、橄欖石和鈦鐵礦的端元與S21中所述的背景礦物圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行混合，并通過Hapke非線性混合模型計(jì)算出月表礦物混合像元； 523:對(duì)所述S22中的月表礦物混合像元進(jìn)行有序排列，以形成純凈的混合光譜圖像數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在于，所述S3包括以下步驟 531:圖像分塊后計(jì)算噪聲方差； 532:噪聲最優(yōu)估計(jì)； 533:計(jì)算干涉成像光譜儀數(shù)據(jù)的信噪比。
5.如權(quán)利要求4所述的月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在于，在S31的圖像分塊后計(jì)算噪聲方差中，所述圖像分成6行8列的方塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)模擬方法，其特征在于，所述月表礦物高光譜數(shù)據(jù)模擬方法包括以下步驟S1利用高斯光譜響應(yīng)模型對(duì)已知的月球礦物樣品光譜曲線進(jìn)行重采樣；S2構(gòu)建純凈的混合光譜圖像數(shù)據(jù)；S3計(jì)算干涉成像光譜儀真實(shí)數(shù)據(jù)信噪比；S4參考真實(shí)干涉成像光譜儀數(shù)據(jù)噪聲分布，對(duì)模擬數(shù)據(jù)添加噪聲。本發(fā)明模擬的月表礦物的干涉成像光譜儀高光譜數(shù)據(jù)可用于真實(shí)干涉成像光譜儀數(shù)據(jù)端元提取、混合像元分解及礦物豐度反演等算法的驗(yàn)證及精度評(píng)價(jià)工作，彌補(bǔ)月表采樣數(shù)據(jù)及驗(yàn)證數(shù)據(jù)的不足。
文檔編號(hào)G01J3/45GK102645279SQ20121011548
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者帥通, 張霞, 王晉年, 童慶禧, 趙冬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所