第31卷，第3期 2011年3月
光谱学与光谱分
析
Spectroscopy and Spectral Analysis
信息散度与梯度角正切相结合的光谱区分方法
张修宝"，袁艳"，景娟娟2.3，孙成明，王潜1
100191
1，北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京
2.中国科学院西安光学精密机研究所，陕西西安710119 3.中国科学院研究生院，北京100049
Vol. 31,No. 3,pp853-857
March,2011
摘要提出了将光谱信息散度和光谱梯度角正切相结合的光谱区分方法（SIDXtan(SGA/2))，克服了现有光谱区分方法难以同时兼顾光谱整体形状和局部特征的不足。利用仿真光谱作为输人源，根据时空联合调制十涉成像光仪的十涉图获取原理和光谱复原算法，模拟了其在不同最大掺杂比下对失真光讲的复原，并采用不同区分方法分别比较了复原光谐与准确光谱的差异，实验结果表明SIDXtan(SGA/z)法可以在辨别光谱整体形状相似性的前提下，增强对光谱局部特征差异性的分辨能力。通过对多种区分方法结果的对比，验证了SIDXtan(SGA/z)法在光谱区分能力上的显若提高。
关键词光讲区分方法；信息散度；梯度角；时空联合调制干涉成像光谱仪
中图分类号：TP751 引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)03-0853-05
上反映出两条光谱曲线形状的相似性，同时当输人的两条光谱曲线有微小的差异时，能够输出较大的响应。在成像光谱仪的承载平台姿态误差非常小（如航天平台），复原得到的地
成像光讲技术是一种将光学成像技术与光谱技术相结合的多维信息获取技术。目前，成像光仪已越来越多地应用于遥感探测，成为航空和航天领域的有效载伺。但是成像光谱仪在获取地物光谱的过程中会由于承载平台的姿态误差等原因，探测器像元中会混入相邻像元地物的光谱，造成测量光讲的误差。通过采用光谱区分方法可以比较理想光谱和失真光谱的差别，从而定量分析姿态误差等对成像光谱仪所测光谱的影响。
H前光谱区分方法较多的应用于光讲匹配[1.2)]，实现地物的识别和分类。实质上是研究两个光谱曲线的相似程度以判断地物的少1属类别。即比较被测地物的光曲线与已有的光讲数据库中的光谱曲线或参考光谱的差异。
另外，光谱区分方法也用于对光谱压缩效果的评价3，因为随存技术的不断进步，成像光谱仪的分辨率不断提高，获取的数据量也急增加，这些海缺数据必须经压缩才能迅速地传输到地面。从而产生了多种压缩方法5.6)，通过利用光谱区分方法比较压缩前后的光谱曲线，可以客观评价这示缩力法的效果(19)。
本文在对常用光谱区分方法研究的基础上，提出了信息收度与光讲梯度相结合的光谱区分方法，能够有效地从整体收稿日期：2010-05-10，修订日期：2010-09-25
物光谱与理想光谱差别较小的情况下，要求光讲区分方法具有较强的敏感性。本文方法能够较好地满足上述应用需求。
常用光谱区分方法
假设存在长度为n的两光谱曲线工和V，且工=（工)，"，)，y(，，，*，)。通常利用以下光
错风分方法来评价两光谱曲线形状的相似性。 1.1光谱角(spectralangle，SA）
基于光谱角的区分方法(10)是将两光谱曲线看作二维空间的向量，通过计算它们的广义夹角来表征其相似程度：夹角越小，说明越相似。两向量的广义夹角用反余弦表示为
SA(s5)=cos(）
(s.s)
其中s和s"为两条待区分的光谱曲线。
对于光讲曲线工和，上式表示为
SA(r,y)=cos
N
基金项目：国家重点基础研究发展计划项H(2009CH724005），长江学者和创新困队发展计划项目（IRT0705）资助
作者简介：张修宝，1981年生，北京航空航天大学博1研究生万方数据
e-mail; xiubaozhang(@yahoo, com, cn
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