高光譜遙感數據光譜維復原理論與方法研究

《高光譜遙感數據光譜維復原理論與方法研究》是依託北京航空航天大學，由賈國瑞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高光譜遙感數據光譜維復原理論與方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：賈國瑞
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

高光譜遙感具有圖譜合一的特點，光譜分辨能力是其特長所在。然而，目前的高光譜圖像復原研究主要關注圖像的空間分辨能力，光譜維復原問題尚未引起足夠的關注。本項目擬針對高光譜數據中的光譜特徵受感測器光譜特性參數影響而不夠穩定這一問題，研究高光譜輻亮度和反射率數據的光譜分辨機制，建立高光譜反射率數據的光譜維採樣模型，突破高光譜輻亮度和反射率數據的光譜維復原和光譜回響特性轉換等關鍵技術，並通過軟體模組開發和驗證實驗促進模型和算法的實用化，實現由存在光譜平滑的高光譜數據恢復地物固有光譜特徵，從而充分挖掘已有高光譜數據中的光譜信息，有效提高數據仿真、交叉驗證、穩定光譜特徵提取和地物識別等數據處理和套用的定量化水平。

結題摘要

高光譜遙感具有“圖譜合一”的特點，光譜分辨能力是其特長所在。然而，目前的高光譜圖像復原研究主要關注圖像的空間分辨能力，光譜維復原問題尚未引起足夠的關注。 本項目針對“高光譜數據中的光譜特徵受感測器光譜特性參數影響而不夠穩定”這一問題，（1）分析了不同波段寬度和波段重疊度對高光譜輻亮度數據中大氣吸收光譜特徵、相鄰波段間相關係數、信息熵、數據量的影響，設計了適用於輻亮度數據的光譜維復原方法，得到了名義光譜解析度為無限高的光譜維復原結果，進而實現了向其它光譜回響特性下輻亮度數據的轉換，並且設計了輻亮度數據的輻射不確定度分析方法和最優光譜採樣方式；（2）分析了輻射傳輸模型法反射率反演過程中的波段寬度和波段重疊特性變化，得到了反射率數據光譜回響函式的隱函式表達式，分析了不同波段寬度和波段重疊度對反射率數據中地物光譜特徵、相鄰波段間相關係數、信息熵、數據量的影響；（3）提出了基於輻亮度光譜維復原的光譜解析度提升反射率反演方法、甚高解析度反射率反演方法，實現了高光譜反射率數據的光譜維復原，進而實現了向其它光譜回響特性下反射率數據的轉換；（4）開發了高光譜輻亮度數據光譜維復原、光譜回響特性轉換、甚高解析度反射率反演等軟體模組，支撐了本項目中各項內容的分析和對比驗證實驗，並且有助於所開發模型算法的實用化。 所提出的高光譜輻亮度和反射率數據光譜維復原方法，可由存在光譜平滑的高光譜數據得到名義光譜解析度無限高的復原結果，恢復大氣/地物固有光譜特徵，從而充分挖掘已有高光譜數據中的光譜信息，進一步還可實現向其它光譜回響特性下數據的高精度轉換，最終有效提高數據仿真、交叉驗證、穩定光譜特徵提取和地物識別等數據處理和套用的定量化水平。