基于光谱特征的自适应子空间波段选择方法

针对现有波段选择方法无法依据感兴趣地物划分数据子空间及子空间划分容易受背景地物影响等问题,提出一种基于光谱特征的自适应子空间波段选择方法.利用感兴趣地物的光谱曲线,建立光谱自适应因子(SAF,Spectral Adaptive Factor);通过聚类划分子空间,在每个子空间内,利用J-M距离筛选类别可分性最大波段作为子空间最优波段,从而得到整个数据空间的最佳波段组合.利用AOTF (Acousto-Optic Tunable Filter)成像光谱仪数据与波段指数(BI,Band Index)和基于类间可分性最佳波段选择两种方法比较,SAF方法选择的最佳波段组合,包含信息量丰富,地物之间差异较大,且地物平均J-M距离大于另外两种方法.用最大似然法(maximum likelihood)对最佳波段组合进行分类,总体分类精度为96.8%,Kappa系数为0.894.结果验证了SAF方法的有效性和实用性.     

基于姿态标准化的线特征点云提取方法

从零件三维点云中提取棱边等线特征所对应的点云是零件模型重构的关键,也是点云数据处理的基本操作.基于曲率的线特征点云提取方法易受点云初始姿态以及曲率估计方法的影响,曲面拟合及曲率估计误差较大.提出了一种基于点云姿态标准化的线特征点云提取方法:首先计算点云主方向并将其同z轴对准实现点云姿态的标准化,然后进行曲面拟合并以最大主曲率绝对值作为曲率估计值,最后对曲率值取阈值提取出线特征点云.用不同类型的点云数据进行了实验,结果表明所提方法有较高的提取效率和良好的适用性.     

基于多重分形参数的高光谱数据特征提取

针对单一分形维数不能表征高光谱数据光谱局部吸收特征的问题,提出了基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法.基于光谱信息度量进行光谱概率测度的计算,基于配分函数法估计得到尺度函数;通过对尺度函数求导计算出Holder指数,并对尺度函数勒让德Legendre变换计算出多重分形谱;从多重分形谱和Holder指数之间的函数关系提取表征多重分形谱形态的4个多重分形谱参数作为光谱特征参数;并应用于基于最小距离准则的航空推扫式高光谱成像仪(PHI,Prush-broom Hyperspectral Imager)图像监督分类.结果证明:利用基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法提取的光谱特征参数进行分类得到的总体分类正确率达94.789%,分类精度明显高于利用信息量维数和多重分形谱特征提取方法进行分类的结果,证明了基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法提取的多重分形参数的有效性和可靠性.     

基于三结太阳电池的透射率测量系统

在空间环境中太阳电池的涂层会发生退化,从而影响航天器的飞行寿命,因此研究能够测量涂层光学透射率变化的系统具有重要意义.使用三结太阳电池作为探测器接收光能量;设计光电流检测电路,对太阳电池输出电流进行电流-电压变换,放大,滤波和模数转换,最终输入上位机处理;运用双通道比对测量技术,比较有玻璃和无玻璃的三结太阳电池光电流测量值,计算出玻璃样片在三结太阳电池响应谱段内的整体透射率;使用热电阻传感器检测太阳电池工作温度以消除温度变化带来的误差.通过实验测得系统的测试相对误差约为0.1%,测量不确定度小于0.15%.     

红外多光谱相机的图像串扰校正方法

一种红外多光谱相机在1.55~2.35μm的波长区域有两个波段,由于探测器位于同一焦平面基底上以及读出电路设计等的影响,两谱段间存在串扰现象.首先对图像的串扰现象进行了描述,并对产生串扰现象可能的机理进行了分析.其次,从HgCdTe探测器焦平面阵列的内部结构及探测器的关键参数入手分析了光通过在焦平面区域的多次反射来进行反射及传输是光串扰及电串扰的机理;同时读出电路不准确设计也导致了串扰现象,并对串扰现象进行数学建模.研究发现B10波段的串扰(负/正冲激)与B11波段的阶跃(上升/下降沿)相关.最后基于所创建的数学模型对串扰现象进行了校正.      

基于形态学与正交子空间投影的端元提取方法

针对现有端元提取方法从数据光谱或空间或特征信息的单一方面出发进行混合像元分解、不同类型端元难以区分等不足,提出一种扩展形态学与正交子空间投影结合的端元自动提取方法.利用扩展膨胀和腐蚀操作,通过计算形态离心率指数进行高光谱数据的端元数据集计算;利用光谱角匹配方法提取不同类型的端元,通过向端元正交子空间投影消除已经提取端元的影响;并通过航空高光谱数据进行算法性能验证.实验结果表明:提出方法能够实现在无任何先验信息情况下图像端元的自动提取,并且能够有效地区分相似光谱端元.     

基于TES算法研究勇气号登陆点火星表面的温度特性

热红外高光谱遥感已经成为火星探测中主要的探测手段.基于温度与发射率分离(TES)算法研究了火星漫游车勇气号登陆点的温度特性.首先,对TES算法中的最大最小值差(MMD)模型进行了修正,利用ASU光谱库中102种火星上存在可能性比较人的矿物光谱拟合得到MMD修正模型.对采用MMD修正模型的TES算法进行了验证,得到的温度反演误差在1 K以内.利用勇气号前240天的微小型热辐射光谱仪(Mini-TES)观测数据分别对火星的短期温度变化和季节性温度变化进行了分析.火星白天最高温出现在火星本地时间(LTST)13点到14点之间,昼夜温差大.火星白天平均温最低出现在第190天左右,温度有明显的季节性.     

基于光谱特征的自适应子空间波段选择方法

针对现有波段选择方法无法依据感兴趣地物划分数据子空间及子空间划分容易受背景地物影响等问题,提出一种基于光谱特征的自适应子空间波段选择方法.利用感兴趣地物的光谱曲线,建立光谱自适应因子(SAF,Spectral Adaptive Factor);通过聚类划分子空间,在每个子空间内,利用J-M距离筛选类别可分性最大波段作为子空间最优波段,从而得到整个数据空间的最佳波段组合.利用AOTF (Acousto-Optic Tunable Filter)成像光谱仪数据与波段指数(BI,Band Index)和基于类间可分性最佳波段选择两种方法比较,SAF方法选择的最佳波段组合,包含信息量丰富,地物之间差异较大,且地物平均J-M距离大于另外两种方法.用最大似然法(maximum likelihood)对最佳波段组合进行分类,总体分类精度为96.8％,Kappa系数为0.894.结果验证了SAF方法的有效性和实用性.     

基于光谱知识的高光谱图像自动识别方法

针对传统高光谱图像矿物识别方法未能充分利用矿物光谱诊断吸收特征与矿物光谱知识、识别过程人为干预多等问题,提出了一种基于光谱知识的高光谱图像自动识别方法.该方法引入了基于光谱吸收特征与波形特征的光谱知识作为自动识别的标准,利用连续统去除操作增强光谱吸收特征,采取基于光谱主次吸收特征的识别决策策略,建立多级约束准则以提高识别精度及避免误识别,通过利用模拟数据进行算法精度评价并应用航空高光谱成像仪AVIRIS(Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer)数据进行应用分析与验证.结果表明:当图像信噪比大于200时,识别准确率可以达到80.3%,能够得到良好的识别结果以及较高的精度,并实现了基于高光谱图像的矿物自动识别.     

改进独立成分分析在高光谱图像分类中的应用

针对独立成分分析在使用常规数值求解时容易陷入局部最优解的问题,以及采用神经学习算法时神经元激活函数的限制问题,将遗传算法与独立成分分析相结合,并对模型进行改进,提出了适合于高光谱数据无监督分类的模型.该算法采用最大化非高斯性进行成分的统计独立性度量,利用四阶累积量-峰度作为遗传算法的适应度函数.在应用分析中,将该算法应用于推扫式高光谱成像仪(PHI,Push-broom Hyperspectral technique Imager)数据地物分类能够获得全局最优解,在没有先验信息情况下实现地物的精细分类;与传统高光谱无监督分类算法比较,表明该算法的适用性,并具有更高的分类精度和准确性.