本發(fā)明涉及圖像模擬技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種全譜段高光譜圖像模擬方法及裝置。

背景技術(shù)：

高光譜圖像技術(shù)是光譜分析技術(shù)與圖像處理技術(shù)在技術(shù)層面上的融合，基于這兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，高光譜圖像技術(shù)不僅能檢測(cè)研究對(duì)象的色彩、外形、紋理等外部特征，也能檢測(cè)研究對(duì)象的內(nèi)部成分，因此在軍事、地質(zhì)勘測(cè)以及農(nóng)業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著遙感科學(xué)的不斷發(fā)展，高光譜圖像在成像質(zhì)量上有了很大提高，但是由于受到成像儀物理缺陷、大氣污染、傳輸損失以及校準(zhǔn)誤差等方面的限制，無法獲得足夠數(shù)據(jù)和精度的高光譜圖像。為此，圖像模擬技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注。

現(xiàn)有的圖像模擬方法主要模擬多光譜遙感數(shù)據(jù)，并且有限的高光譜圖像方法也主要針對(duì)可見光-短波紅外波段或者熱紅外波段，并不能同時(shí)對(duì)由可見光-短波紅外、中紅外以及熱紅外所構(gòu)成的全譜段進(jìn)行圖像模擬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供全譜段高光譜圖像模擬方法及裝置，以解決現(xiàn)有的圖像模擬方法并不能同時(shí)對(duì)由可見光-短波紅外、中紅外以及熱紅外所構(gòu)成的全譜段進(jìn)行圖像模擬的問題。技術(shù)方案如下：

一種全譜段高光譜圖像模擬方法，包括：

根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)；

從全譜段光譜庫中選取與所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)應(yīng)的全譜段光譜數(shù)據(jù)，并計(jì)算所述全譜段光譜數(shù)據(jù)的等效光譜數(shù)據(jù)；

對(duì)所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)；

依據(jù)所述圖像光譜數(shù)據(jù)、所述初始端元光譜數(shù)據(jù)、所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及所述最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)，包括：

檢測(cè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中包含的全部單一地物區(qū)域，并按照地物類型為各個(gè)所述單一地物區(qū)域分配地物類型標(biāo)簽；

針對(duì)各個(gè)所述地物類型標(biāo)簽，計(jì)算對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)所述單一地物區(qū)域的像元平均值；

生成包含有各個(gè)所述地物類型標(biāo)簽以及該地物類型標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的像元平均值的圖像光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)，包括：

對(duì)所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配計(jì)算，得到匹配矩陣；

選取所述匹配矩陣中每一行的數(shù)值最小的匹配因子；

根據(jù)所述數(shù)值最小的匹配因子從所述全譜段光譜庫中獲取地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，并且，根據(jù)所述數(shù)值最小的匹配因子以及所述等效光譜數(shù)據(jù)確定初始端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述依據(jù)所述圖像光譜數(shù)據(jù)、所述初始端元光譜數(shù)據(jù)、所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，包括：

計(jì)算所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述初始端元光譜數(shù)據(jù)的光譜曲線比值；

依據(jù)所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)所述光譜曲線比值進(jìn)行樣條曲線插值計(jì)算，得到全譜段光譜曲線比值；

比較所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息和所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息，對(duì)所述全譜段光譜曲線比值進(jìn)行修正；

根據(jù)修正后的所述全譜段光譜曲線比值對(duì)所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

對(duì)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計(jì)算，得到最終地物端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及所述最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)，包括：

檢測(cè)所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)像元的地物面積百分比；

根據(jù)各個(gè)所述地物面積百分比和所述最終地物端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算地物組分信息圖像；

依據(jù)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和所述地物組分信息圖像計(jì)算所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

一種全譜段高光譜圖像模擬裝置，包括：圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊、選取計(jì)算模塊、光譜匹配模塊、修正計(jì)算模塊和計(jì)算模塊；

所述圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)；

所述選取計(jì)算模塊，用于從全譜段光譜庫中選取與所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)應(yīng)的全譜段光譜數(shù)據(jù)，并計(jì)算所述全譜段光譜數(shù)據(jù)的等效光譜數(shù)據(jù)；

所述光譜匹配模塊，用于對(duì)所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)；

所述修正計(jì)算模塊，用于依據(jù)所述圖像光譜數(shù)據(jù)、所述初始端元光譜數(shù)據(jù)、所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)；

所述計(jì)算模塊，用于根據(jù)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及所述最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊，具體用于：

檢測(cè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中包含的全部單一地物區(qū)域，并按照地物類型為各個(gè)所述單一地物區(qū)域分配地物類型標(biāo)簽；針對(duì)各個(gè)所述地物類型標(biāo)簽，計(jì)算對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)所述單一地物區(qū)域的像元平均值；生成包含有各個(gè)所述地物類型標(biāo)簽以及該地物類型標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的像元平均值的圖像光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述光譜匹配模塊，具體用于：

對(duì)所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配計(jì)算，得到匹配矩陣；選取所述匹配矩陣中每一行的數(shù)值最小的匹配因子；根據(jù)所述數(shù)值最小的匹配因子從所述全譜段光譜庫中獲取地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，并且，根據(jù)所述數(shù)值最小的匹配因子以及所述等效光譜數(shù)據(jù)確定初始端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述修正計(jì)算模塊，具體用于：

計(jì)算所述圖像光譜數(shù)據(jù)和所述初始端元光譜數(shù)據(jù)的光譜曲線比值；依據(jù)所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)所述光譜曲線比值進(jìn)行樣條曲線插值計(jì)算，得到全譜段光譜曲線比值；比較所述數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息和所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息，對(duì)所述全譜段光譜曲線比值進(jìn)行修正；根據(jù)修正后的所述全譜段光譜曲線比值對(duì)所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；對(duì)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計(jì)算，得到最終地物端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述計(jì)算模塊，具體用于：

檢測(cè)所述基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)像元的地物面積百分比；根據(jù)各個(gè)所述地物面積百分比和所述最終地物端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算地物組分信息圖像；依據(jù)修正后的所述地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和所述地物組分信息圖像計(jì)算所述基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果為：

本發(fā)明公開了一種全譜段高光譜圖像模擬方法及裝置，該方法針對(duì)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)，并基于全譜段光譜庫進(jìn)行光譜匹配、初始端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算與修正，考慮到圖像中地物組分不變性，結(jié)合修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，通過混合計(jì)算得到數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)光學(xué)全譜段的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可直接應(yīng)用于各波段。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法的另一部分方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法的再一部分方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法的再一部分方法流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法的再一部分方法流程圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種全譜段高光譜圖像模擬方法，方法流程圖如圖1所示，包括如下步驟：

s101，根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)；

在具體實(shí)現(xiàn)過程中，步驟s101可以具體采用以下步驟，方法流程圖如圖2所示：

s1001，檢測(cè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中包含的全部單一地物區(qū)域，并按照地物類型為各個(gè)單一地物區(qū)域分配地物類型標(biāo)簽；

假設(shè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x是由至少一個(gè)像元xk構(gòu)成的，則數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x＝[x1,x2,…xk,…,xn]是一個(gè)三維數(shù)組，n為數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中所有像元的數(shù)目，假設(shè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中像元的行數(shù)為l、像元的列數(shù)為s、像元的波段數(shù)為b，則數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中所有像元的數(shù)目n＝l*s；

在執(zhí)行步驟s101的過程中，單一地物區(qū)域指的是數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中只有一種地物的均勻區(qū)域，該地物可能為植被、水體、土壤或者建筑物等，例如，檢測(cè)到數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中存在3個(gè)單一地物區(qū)域，其中，單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c為湖泊區(qū)域，單一地物區(qū)域b為植被區(qū)域，則按照地物類型為單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c分配水體標(biāo)簽，為單一地物區(qū)域b分配植被標(biāo)簽。

s1002，針對(duì)各個(gè)地物類型標(biāo)簽，計(jì)算對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)單一地物區(qū)域的像元平均值；

在執(zhí)行步驟s1002的過程中，例如，對(duì)于上述水體標(biāo)簽，提取單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c內(nèi)的數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c的像元平均值；

具體的，計(jì)算單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c的像元平均值的實(shí)施方式可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選取，例如，可首先計(jì)算單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域c內(nèi)所有像元的像元值和以及所有像元的數(shù)目，再將該像元值和與所有像元的數(shù)目的商值作為像元平均值；還可首先分別計(jì)算單一地物區(qū)域a和單一地物區(qū)域b的像元平均值，再根據(jù)單一地物區(qū)域a的像元平均值、單一地物區(qū)域b的像元平均值及其各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重值計(jì)算像元平均值，其中，權(quán)重值之和為1，權(quán)重值可根據(jù)實(shí)際需要具體設(shè)置，本實(shí)施例不做任何限定。

s1003，生成包含有各個(gè)地物類型標(biāo)簽以及該地物類型標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的像元平均值的圖像光譜數(shù)據(jù)；

在執(zhí)行步驟s1003的過程中，生成的圖像光譜數(shù)據(jù)是一個(gè)二維數(shù)組，行維度代表地物類型標(biāo)簽，列維度代表該地物類型標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的像元平均值；如上步驟s1001中提及的數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x＝[x1,x2,…xk,…,xn]，則生成的圖像光譜數(shù)據(jù)i列數(shù)為b，其中，像元平均值可根據(jù)像元的波段設(shè)置信息也就是波段范圍分為反射率數(shù)據(jù)和發(fā)射率數(shù)據(jù)，具體的，對(duì)于處于可見-短波紅外波段的像元平均值，可作為反射率數(shù)據(jù)；對(duì)于處于短波紅外-熱紅外波段的像元平均值，可作為發(fā)射率數(shù)據(jù)。

s102，從全譜段光譜庫中選取與數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)應(yīng)的全譜段光譜數(shù)據(jù)，并計(jì)算全譜段光譜數(shù)據(jù)的等效光譜數(shù)據(jù)；

在執(zhí)行步驟s102的過程中，如上步驟s1001中提及的數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x＝[x1,x2,…xk,…,xn]，數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x有b個(gè)波段，假設(shè)對(duì)于數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x第j個(gè)波段的預(yù)先設(shè)置的光譜響應(yīng)函數(shù)為rj，其中，光譜響應(yīng)函數(shù)為rj是一個(gè)行數(shù)為2，列數(shù)為nj的二維矩陣，第一行表示每個(gè)波段對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍第二行表示該波段范圍對(duì)應(yīng)的光譜響應(yīng)值；

假設(shè)在全譜段光譜庫s中查找到數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x第j個(gè)波段的波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)的全譜段光譜數(shù)據(jù)為ρj，則全譜段光譜數(shù)據(jù)ρj為二維矩陣；假設(shè)全譜段光譜數(shù)據(jù)ρj的行數(shù)為fl，則行數(shù)fl表示全譜段光譜庫s中有fl個(gè)具有地物類型標(biāo)簽的全譜段光譜數(shù)據(jù)；

可采用如下公式(1)計(jì)算數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x中每個(gè)具有地物類型標(biāo)簽的全譜段光譜數(shù)據(jù)在第j個(gè)波段的等效光譜數(shù)據(jù)則等效光譜數(shù)據(jù)為二維矩陣，并且等效光譜數(shù)據(jù)行數(shù)為fl：

其中，fi為全譜段光譜庫s中第fi個(gè)地物類型標(biāo)簽。

s103，對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)和等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)；

在具體實(shí)現(xiàn)過程中，步驟s103可以具體采用以下步驟，方法流程圖如圖3所示:

s1004，對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)和等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配計(jì)算，得到匹配矩陣；

在執(zhí)行步驟s1004的過程中，如上步驟s1003中生成的圖像光譜數(shù)據(jù)i以及步驟s102計(jì)算得到的等效光譜數(shù)據(jù)假設(shè)圖像光譜數(shù)據(jù)i的行數(shù)為ni，對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)i與等效光譜數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行匹配計(jì)算，可采用如下公式(2)計(jì)算匹配矩陣θ：

其中，1≤i≤ni,1≤k≤fl。

s1005，選取匹配矩陣中每一行的數(shù)值最小的匹配因子；

在執(zhí)行步驟s1005的過程中，如上述步驟s1004得到的匹配矩陣θ，對(duì)于第i個(gè)地物類型標(biāo)簽，求取θ(i,：)中最小值對(duì)應(yīng)的列數(shù)值，記為fli，將該θ(i,fli)作為匹配矩陣中每一行的數(shù)值最小的匹配因子。

s1006，根據(jù)數(shù)值最小的匹配因子從全譜段光譜庫中獲取地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，并且，根據(jù)數(shù)值最小的匹配因子以及等效光譜數(shù)據(jù)確定初始端元光譜數(shù)據(jù)；

在執(zhí)行步驟s1006的過程中，如上步驟s1005選取的每一行的數(shù)值最小的匹配因子θ(i,fli)，從全譜段光譜庫s中獲取地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′＝[s(fl1,:),…,s(fli,:),…s(flni,:)]，并且，根據(jù)等效光譜數(shù)據(jù)確定初始端元光譜數(shù)據(jù)

s104，依據(jù)圖像光譜數(shù)據(jù)、初始端元光譜數(shù)據(jù)、地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)；

在具體實(shí)現(xiàn)過程中，s104可以具體采用以下步驟，方法流程圖如圖4所示:

s1007，計(jì)算圖像光譜數(shù)據(jù)和初始端元光譜數(shù)據(jù)的光譜曲線比值；

在執(zhí)行步驟s1007的過程中，如上步驟s1006獲取的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′，可采用如下公式(3)計(jì)算圖像光譜數(shù)據(jù)i和初始端元光譜數(shù)據(jù)e的光譜曲線比值r：

r(i,j)＝i(i,j)/e(i,j)(3)

其中，1≤i≤ni,1≤j≤b。

s1008，依據(jù)地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)光譜曲線比值進(jìn)行樣條曲線插值計(jì)算，得到全譜段光譜曲線比值；

在執(zhí)行步驟s1008的過程中，如上步驟s1006獲取的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′以及如上步驟s1007計(jì)算得到的光譜曲線比值r，可采用樣條函數(shù)進(jìn)行插值，如下公式(4)計(jì)算得到全譜段光譜曲線比值rf：

rf(i,:)＝spline(λ(:),r(i,:),λ-full(:))(4)

其中，1≤i≤ni。

s1009，比較數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息和地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息，對(duì)全譜段光譜曲線比值進(jìn)行修正；

在執(zhí)行步驟s1009的過程中，如上步驟s1007計(jì)算得到的全譜段光譜曲線比值rf，比較數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x中心波長(zhǎng)的最小值λ(1)與地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′的波長(zhǎng)最小值λ-full(1)，以及數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x中心波長(zhǎng)的最大值λ(b)與地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′的波長(zhǎng)最大值λ-full(fb)；

當(dāng)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x中心波長(zhǎng)的最小值λ(1)大于地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′的波長(zhǎng)最小值λ-full(1)時(shí)，按照如下公式(5)修正地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′波長(zhǎng)λ-full(1)到λ(1)的全譜段光譜曲線比值rf′，統(tǒng)一修正為波長(zhǎng)λ(1)處的全譜段光譜曲線比值：

其中，1≤i≤ni；

當(dāng)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)x中心波長(zhǎng)的最大值λ(b)小于地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′的波長(zhǎng)最大值λ-full(fb)時(shí)，按照如下公式(6)修正地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′波長(zhǎng)λ(b)到λ-full(fb)的全譜段光譜曲線比值rf′，統(tǒng)一修正為波長(zhǎng)λ(b)處的全譜段光譜曲線比值：

rf′(i,λ(b):λ-full(fb))＝rf′(i,λ(b))(6)

其中，1≤i≤ni。

s1010，根據(jù)修正后的全譜段光譜曲線比值對(duì)地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

在執(zhí)行步驟s1010的過程中，如上步驟s1009修正得到的修正后的全譜段光譜曲線比值rf′，采用如下公式(7)對(duì)地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s′進(jìn)行修正，得到修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s″：

s″(i,j)＝s′(i,j)*rf′(i,j)(7)

其中，1≤i≤ni,1≤j≤fb。

s1011，對(duì)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計(jì)算，得到最終地物端元光譜數(shù)據(jù)；

在執(zhí)行步驟s1011的過程中，如上步驟s1010修正得到的修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s″，采用如下公式(8)進(jìn)行等效計(jì)算，得到最終地物端元光譜數(shù)據(jù)最終地物端元光譜數(shù)據(jù)為e′：

s105，根據(jù)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)；

需要說明的是，通過計(jì)算數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)的模擬。

在具體實(shí)現(xiàn)過程中，s105可以具體采用以下步驟，方法流程圖如圖5所示:

s1012，當(dāng)接收到攜帶有基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的模擬請(qǐng)求時(shí)，檢測(cè)基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)像元的地物面積百分比；

s1013，根據(jù)各個(gè)地物面積百分比和最終地物端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算地物組分信息圖像；

在執(zhí)行步驟s1013的過程中，如上步驟s1011等效計(jì)算得到的最終地物端元光譜數(shù)據(jù)為e′，以及如上步驟s1012檢測(cè)到的各個(gè)像元的地物面積百分比為α(i,k)，可采用如下公式(9)計(jì)算地物組分信息圖像ani×n：

s1014，依據(jù)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和地物組分信息圖像計(jì)算基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)；

在執(zhí)行步驟s1014的過程中，如上步驟s1010得到的修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)s″以及如上步驟s1013計(jì)算得到的地物組分信息圖像ani×n，可采用如下公式(10)計(jì)算基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)simu_img：

simu_img＝s″#a(10)

其中，#表示矩陣相乘，并且，simu_img是一個(gè)三維數(shù)組，行數(shù)為l、列數(shù)為s、波段數(shù)為fb。

以上步驟s1001～步驟s1003僅僅是本申請(qǐng)實(shí)施例公開的步驟s101“根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)”過程的一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，有關(guān)此過程的具體實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)自己的需求任意設(shè)置，在此不做限定。

以上步驟s1004～步驟s1006僅僅是本申請(qǐng)實(shí)施例公開的步驟s103“對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)和等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)”過程的一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，有關(guān)此過程的具體實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)自己的需求任意設(shè)置，在此不做限定。

以上步驟s1007～步驟s1011僅僅是本申請(qǐng)實(shí)施例公開的步驟s104“依據(jù)圖像光譜數(shù)據(jù)、初始端元光譜數(shù)據(jù)、地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)”過程的一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，有關(guān)此過程的具體實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)自己的需求任意設(shè)置，在此不做限定。

以上步驟s1012～步驟s1014僅僅是本申請(qǐng)實(shí)施例公開的步驟s105“根據(jù)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)”過程的一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，有關(guān)此過程的具體實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)自己的需求任意設(shè)置，在此不做限定。

本發(fā)明實(shí)施例公開的一種全譜段高光譜圖像模擬方法，針對(duì)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)，并基于全譜段光譜庫進(jìn)行光譜匹配、初始端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算與修正，考慮到圖像中地物組分不變性，結(jié)合修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，通過混合計(jì)算得到數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)光學(xué)全譜段的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可直接應(yīng)用于各波段。

基于上述實(shí)施例提供的全譜段高光譜圖像模擬方法，本發(fā)明實(shí)施例公開一種全譜段高光譜圖像模擬裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，包括：圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊101、選取計(jì)算模塊102、光譜匹配模塊103、修正計(jì)算模塊104和計(jì)算模塊105；

圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊101，用于根據(jù)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)；

選取計(jì)算模塊102，用于從全譜段光譜庫中選取與數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)應(yīng)的全譜段光譜數(shù)據(jù)，并計(jì)算全譜段光譜數(shù)據(jù)的等效光譜數(shù)據(jù)；

光譜匹配模塊103，用于對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)和等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜匹配，得到地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及初始端元光譜數(shù)據(jù)；

修正計(jì)算模塊104，用于依據(jù)圖像光譜數(shù)據(jù)、初始端元光譜數(shù)據(jù)、地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正計(jì)算，得到修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)；

計(jì)算模塊105，用于根據(jù)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)以及最終地物端元光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，圖像光譜數(shù)據(jù)生成模塊101，具體用于：

檢測(cè)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)中包含的全部單一地物區(qū)域，并按照地物類型為各個(gè)單一地物區(qū)域分配地物類型標(biāo)簽；針對(duì)各個(gè)地物類型標(biāo)簽，計(jì)算對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)單一地物區(qū)域的像元平均值；生成包含有各個(gè)地物類型標(biāo)簽以及該地物類型標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的像元平均值的圖像光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，光譜匹配模塊103，具體用于：

對(duì)圖像光譜數(shù)據(jù)和等效光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配計(jì)算，得到匹配矩陣；選取匹配矩陣中每一行的數(shù)值最小的匹配因子；根據(jù)數(shù)值最小的匹配因子從全譜段光譜庫中獲取地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，并且，根據(jù)數(shù)值最小的匹配因子以及等效光譜數(shù)據(jù)確定初始端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，修正計(jì)算模塊104，具體用于：

計(jì)算圖像光譜數(shù)據(jù)和初始端元光譜數(shù)據(jù)的光譜曲線比值；依據(jù)地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息對(duì)光譜曲線比值進(jìn)行樣條曲線插值計(jì)算，得到全譜段光譜曲線比值；比較數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息和地物全譜段光譜數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)設(shè)置信息，對(duì)全譜段光譜曲線比值進(jìn)行修正；根據(jù)修正后的全譜段光譜曲線比值對(duì)地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；對(duì)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計(jì)算，得到最終地物端元光譜數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，計(jì)算模塊105，具體用于：

檢測(cè)基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)中包含的各個(gè)像元的地物面積百分比；根據(jù)各個(gè)地物面積百分比和最終地物端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算地物組分信息圖像；依據(jù)修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)和地物組分信息圖像計(jì)算基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例公開的一種全譜段高光譜圖像模擬裝置，針對(duì)數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)生成圖像光譜數(shù)據(jù)，并基于全譜段光譜庫進(jìn)行光譜匹配、初始端元光譜數(shù)據(jù)計(jì)算與修正，考慮到圖像中地物組分不變性，結(jié)合修正后的地物全譜段光譜數(shù)據(jù)，通過混合計(jì)算得到數(shù)據(jù)源圖像數(shù)據(jù)的全譜段高光譜圖像數(shù)據(jù)。這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)光學(xué)全譜段的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可直接應(yīng)用于各波段。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種全譜段高光譜圖像模擬方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素，或者是還包括為這些過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。