: = i+Ι;
[0047] C.連接i，j ;檢查(i，j)直線與反射率曲線的交點(diǎn)，如果j =N則結(jié)束，將Rj，λ」加入到 包絡(luò)線節(jié)點(diǎn)表中，否則：
[0048] a.m： = j+1 ；
[0049] b.如果m=N貝lj完成檢查，j是包絡(luò)線上的點(diǎn)，將Rj，Aj加入到包絡(luò)線的節(jié)點(diǎn)表中，i = j轉(zhuǎn)到B;
[0050] c ·否則，求i，」與\的交點(diǎn)Rlm;
[00511 d.如果Rm<Rlm，貝丨】j不是包絡(luò)線上的點(diǎn)，j : = j+1轉(zhuǎn)到B;如果Rm < ，j與光譜 曲線最多有一個(gè)交點(diǎn)，m: =m+l，轉(zhuǎn)到b;
[0052] D.得到光譜曲線的包絡(luò)線節(jié)點(diǎn)后，將相鄰的節(jié)點(diǎn)用直線段依次相連，求出1,4 = 1,2......N所對(duì)應(yīng)的折線段上的點(diǎn)的函數(shù)值hi，i = 1，2......N，從而得到該光譜曲線的包 絡(luò)線，顯然有Ri<hi;
[0053] E.對(duì)求出的包絡(luò)線按公式總=| i = 1，2......N對(duì)光譜曲線進(jìn)行包絡(luò)線消除。
[0054] (3)、微分法遍歷去包絡(luò)線光譜曲線的吸收峰峰值點(diǎn)及其左右肩；
[0055]如圖3所示為本發(fā)明所提供的吸收峰結(jié)構(gòu)圖，其中，S1、S2、M可以分別是一個(gè)吸收 峰的右肩、左肩與峰值點(diǎn)。令：
[0056] 為吸收峰右肩Si的反射率和波長(zhǎng)位置；
[0057] Rm、Am為吸收峰峰值點(diǎn)Μ的反射率和波長(zhǎng)位置；
[0058] R2、A2為吸收峰左肩52的反射率和波長(zhǎng)位置；
[0059] 對(duì)步驟(2)中去包絡(luò)線后的光譜曲線波段上各采樣點(diǎn)按公式：
計(jì) 算其一階微分量，其中代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的波長(zhǎng);代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的去 包絡(luò)線曲線光譜反射率;FDR、代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的一階微分，i = l，2......N，N為樣 本點(diǎn)數(shù)，
[0060] 如果roR'i = o,表示波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)為極值點(diǎn)，在極值點(diǎn)附近roR'i-!<〇并且 FDR'i+i>0，那么，第i個(gè)采樣點(diǎn)為極小值點(diǎn)，記為吸收峰峰值點(diǎn)M;反之，如果在極值點(diǎn)附近 FDR' i-!>0并且H)R ' i+1<0，那么，第i個(gè)采樣點(diǎn)為極大值點(diǎn)，在吸收峰峰值點(diǎn)Μ右側(cè)的極大值 點(diǎn)為吸收峰的右肩Si，在吸收峰峰值點(diǎn)Μ左側(cè)的極大值點(diǎn)為吸收峰的左肩&。
[0061 ] (4)、吸收峰吸收特征強(qiáng)度計(jì)算。
[0062] 在已知吸收峰峰值點(diǎn)Μ與光譜吸收的兩個(gè)肩部S1和S2的情況下，計(jì)算兩個(gè)肩部SI 和S2連接的線段L，計(jì)算線段L在峰值點(diǎn)Μ位置的反射率，記為L(zhǎng)M，然后根據(jù)公式： 計(jì)算峰值點(diǎn)為Μ的吸收峰吸收強(qiáng)度εΜ，其中Rm為在峰值點(diǎn)Μ位置的反射率，其值越低，表示吸 收峰的吸收特征越明顯。
[0063] 圖4所示為圖2的原始光譜曲線經(jīng)過(guò)本發(fā)明提供的特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法識(shí)別 后的效果圖。圖中實(shí)線與虛線分別表示去除噪音后的光譜曲線與包絡(luò)線去除后的光譜曲 線，各光譜曲線吸收峰均由吸收峰峰值點(diǎn)與左右兩個(gè)吸收峰肩部構(gòu)成，從圖中可以看出，在 波段350-2500nm范圍內(nèi)，植被光譜反射率曲線呈現(xiàn)吸收特征強(qiáng)度不等的7個(gè)吸收峰(m0~ m6)。其中，光譜反射曲線吸收特征最為明顯的是吸收峰ml，對(duì)應(yīng)的吸收特征強(qiáng)度（以特征強(qiáng) 度與包絡(luò)線等級(jí)的比值表示)為0.52，是7個(gè)吸收峰吸收特征強(qiáng)度值最低的；吸收峰點(diǎn)ml、mO 和m4所對(duì)應(yīng)的光譜波段大致在紅波段680nm、藍(lán)波段490nm和近紅外波段1450nm附近。已有 研究表明，在400-700nm的可見(jiàn)光范圍內(nèi)，植被光譜反射率變化受其光合有效輻射吸收特征 強(qiáng)度的主導(dǎo)，光譜反射率曲線在450-500nm的藍(lán)波段和650-700nm的紅波段兩個(gè)譜帶內(nèi)，出 現(xiàn)兩個(gè)明顯的吸收峰，為光合作用的主要吸收波段，由此，吸收峰點(diǎn)位于490nm與680nm附近 的吸收峰即可作為植被光合有效輻射的強(qiáng)吸收波段?？紤]到水分是光合作用的主要反應(yīng)物 質(zhì)，其含量對(duì)FAPAR有重要影響，而植物對(duì)近紅外弱水汽吸收波段能量的吸收程度是葉子總 水分含量的函數(shù)，近紅外波段1450nm附近的吸收峰一定程度上即表征植被冠層含水量。由 此，可將吸收峰點(diǎn)位于藍(lán)波段490nm、紅波段680nm以及近紅外波段1450nm附近的吸收峰視 為對(duì)FAPAR敏感的特征吸收峰。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： (1) 、W微分法對(duì)原始光譜曲線進(jìn)行前置處理，對(duì)原始光譜曲線波段上各采樣點(diǎn)按公 式：計(jì)算其二階微分量，從而得到二階微分曲線，并利用二階微分 曲線對(duì)原始光譜曲線進(jìn)行去噪預(yù)處理，其中，、代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的波長(zhǎng);Ri代表波段 上第i個(gè)采樣點(diǎn)的原始光譜反射率；SDRi代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的二階微分，i = l， 2......N，N為樣本點(diǎn)數(shù)，即二階微分曲線在波段上的總點(diǎn)數(shù)； (2) 、對(duì)噪音去除后的光譜曲線去包絡(luò)線處理，得到去包絡(luò)線光譜曲線； (3) 、微分法遍歷去包絡(luò)線光譜曲線的吸收峰峰值點(diǎn)及其左右肩； (4) 、吸收峰吸收特征強(qiáng)度計(jì)算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所述步 驟(1)的去噪預(yù)處理具體包括W下步驟： 如果二階微分曲線在波段上某采樣點(diǎn)的數(shù)值小于或等于反射率，即SDRi含Ri,則該采樣 點(diǎn)為真實(shí)曲線所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)(、，Ri)，將其保留；反之，如果該采樣點(diǎn)的值大于反射率，即SDRi〉 Ri，則為噪聲，將其去掉;對(duì)于波段上保留的采樣點(diǎn)進(jìn)行平滑操作，根據(jù)下式重新計(jì)算波段 上保留的采樣點(diǎn)的反射率，其中，W是窗口選擇的點(diǎn)的個(gè)數(shù)，N是樣本點(diǎn)數(shù)，即二階微分曲線在波段上的總點(diǎn)數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所述步 驟(2)具體包括W下步驟： 設(shè)所述去噪預(yù)處理后得到的Ri組成數(shù)組Ri，i = 1，2......N; 波段上的采樣點(diǎn)波長(zhǎng)組成數(shù)組、，i = 1，2......N; A. i : = 1，將化，Al加入到包絡(luò)線節(jié)點(diǎn)表中； B. 求新的包絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如i =N,則結(jié)束，否則j: = i+1; C. 連接i，j ;檢查（i，j)直線與反射率曲線的交點(diǎn)，如果j = N則結(jié)束，將Rj，Aj加入到包絡(luò) 線節(jié)點(diǎn)表中，否則： a. m:=j+1; b. 如果m=N則完成檢查，j是包絡(luò)線上的點(diǎn)，將Rj，Aj加入到包絡(luò)線的節(jié)點(diǎn)表中，i = j 轉(zhuǎn)到B; C .否則，求i，j與Am的交點(diǎn)Rlm; d .如果Rm<Rlm，則j不是包絡(luò)線上的點(diǎn)，j : = j + 1轉(zhuǎn)到B ;如果Rm < Rlm則i，j與光譜曲線最 多有一個(gè)交點(diǎn)，m: =m+l，轉(zhuǎn)到b; D. 得到光譜曲線的包絡(luò)線節(jié)點(diǎn)后，將相鄰的節(jié)點(diǎn)用直線段依次相連，求出、，i = l，2......N所對(duì)應(yīng)的折線段上的點(diǎn)的函數(shù)值hi, i = l，2......N，從而得到該光譜曲線的包絡(luò) 線，顯然有Ri < hi; E. 對(duì)求出的包絡(luò)線按公式《= ^i = I, 2......N對(duì)光譜曲線進(jìn)行包絡(luò)線消除。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所述步 驟(3)具體包括W下步驟： 對(duì)步驟(2)中去包絡(luò)線后的光譜曲線波段上各采樣點(diǎn)按公式：計(jì)算其 一階微分量，其中，、代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的波長(zhǎng);R/1代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的去包絡(luò) 線曲線光譜反射率;FDR ' i代表波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)的一階微分i = 1，2......N，N為樣本點(diǎn) 數(shù)，如果FDR/1 = 0,表示波段上第i個(gè)采樣點(diǎn)為極值點(diǎn)，在極值點(diǎn)附近抑RVi<0并且FDR/W >0,那么，第i個(gè)采樣點(diǎn)為極小值點(diǎn)，記為吸收峰峰值點(diǎn)M;反之，如果在極值點(diǎn)附近FDR/1-1 >0并且抑R/1+1<0,那么，第i個(gè)采樣點(diǎn)為極大值點(diǎn)，在吸收峰峰值點(diǎn)M右側(cè)的極大值點(diǎn)為吸 收峰的右肩SI,在吸收峰峰值點(diǎn)M左側(cè)的極大值點(diǎn)為吸收峰的左肩S2。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所述步 驟(4)具體包括W下步驟： 在已知吸收峰峰值點(diǎn)M與光譜吸收的兩個(gè)肩部Sl和S2的情況下，計(jì)算兩個(gè)肩部Sl和S2 連接的線段L，計(jì)算線段L在峰值點(diǎn)M位置的反射率，記為L(zhǎng)M，然后根據(jù)公式：計(jì)算 峰值點(diǎn)為M的吸收峰吸收強(qiáng)度CM,其中M為在峰值點(diǎn)M位置的反射率，其值越低，表示吸收峰 的吸收特征越明顯。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于一種植被光譜識(shí)別方法，具體公開(kāi)一種植被光譜特征吸收峰自動(dòng)識(shí)別方法，該方法包括如下步驟：(1)以微分法對(duì)原始光譜曲線進(jìn)行前置處理，對(duì)原始光譜曲線波段上各采樣點(diǎn)計(jì)算其二階微分量，從而得到二階微分曲線，并利用二階微分曲線對(duì)原始光譜做去噪預(yù)處理；(2)對(duì)噪音去除后的光譜曲線去包絡(luò)線處理，得到去包絡(luò)線光譜曲線；(3)微分法遍歷去包絡(luò)線光譜曲線的吸收峰峰值點(diǎn)及其左右肩；(4)吸收峰吸收特征強(qiáng)度計(jì)算。該方法綜合運(yùn)用微分法與包絡(luò)線去除法進(jìn)行植被光譜曲線特征吸收峰的自動(dòng)識(shí)別，能夠克服目前植被光譜特征吸收峰識(shí)別過(guò)程中吸收峰位置與吸收強(qiáng)度難以準(zhǔn)確識(shí)別的缺陷，提高植被光譜特征識(shí)別的準(zhǔn)確率與直觀性。
【IPC分類(lèi)】G01N21/31
【公開(kāi)號(hào)】CN105651717
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李喆, 古春, 郭旭東
【申請(qǐng)人】成都市國(guó)土規(guī)劃地籍事務(wù)中心
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日