第35卷，第10期 2015年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.10 -pp2841-2845
October,2015
地物光谱不确定性及光谱角制图算法适用性研究
岑奕1.2，张艮中1.3，张立福，鹿旭晖，张飞舟5* 1：中国科学院通感与数字地球研究所，通感科学国家重点实验室，北京100101 2.国土资源部地学空间信息技术重点实验室（成都理工大学），四川成都610059 3，中国科学院大学，北京100049
4.中国地质大学（武汉)信息工程学院，湖北武汉430074 5.北京大学地球与空间科学学院，北京100871
摘要地物光谱不确定往往使同种地物光谱之间存在一定程度的差异，影响了地物的识别精度，对光谱角制图算法的地物识别效果也会产生一定的影响。光谱角制图算法（spectralanglemapper，SAM）是基于光谱曲线整体相似性的一种算法，在高光谱遥感信息分类中应用广泛，但在计算两条地物光谱曲线的相似性时并没有考虑地物光谱不确定性的影响，因此往往会不能正确识别出目标地物。针对地物光谱的不确定性，研究了光谱角制图算法的适用性，并对光谱角制图算法进行了改进。改进的基本思路为：设置测试光谱与参考光谱各波段的光谱差异量为一相同值，并根据司种地物光谱向量之间夹角最小的原则：利用求导的方法求出光谱差异量，以克服地物光谱不确定性的影响。为了验证改进效果，利用USGS的五种高岭石标准光谱，在考虑地物光谱不确定性的情况下，分别选择局部波段和全局波段计算高岭右标准光谱之间的光谱角，并对光谱角计算结果和光谱角制图算法的适用性进行广分析。通过USGS标准矿物光谱数据的实验证明：改进的光谱角度制图算法利用光谱差异量可以有效表征同种地物光谱的差异，能够克服地物光谱不确定性的影响并提高地物识别的精度，对地物光谱不确定性具有更好的适用性，并对基本符合光谱差异向量各维值相等的局部波段组合具有更好的效果。
关键词光谱角；不确定性；光谱差异；高光谱
中图分类号，TP274
引言
文献标识码：A
DOI: 10, 3964 /j. issn. 1000-0593 (2015 )10-2841-05
权重光谱角制图算法（WSAM），该算法在局部特征设置权重增大相似光谱曲线之间的差异，在高光谱矿物填图应用中取得了较好的效果。吕银亮等通过应用部分波段组合计算光谱
地物光谱的不确定性往往使同种地物光谱之间存在一定程度的差异[1-3]，影响了地物的识别精度，对光谱角制图算法的地物识别效果也会产生一定的影响。
光谱角制图算法(spectralanglemapper，SAM）是基于光谱曲线整体相似性的一种算法，在高光谱遥感信息分类中应用广泛-10]。光谱角制图算法对整个光谱曲线的相似性进行计算，是一种全局性的描述指标，对具有相似光谱曲线的地物区分较差[11,12]。目前主要通过设置局部区间权重和选取波股组合的方法对光谱角制图算法进行改进。何中海等提出了
收稿日期：2014-07-01，修订日期：2014-11-05
角以达到对局部特征识别的自的，该方法成功应用于小麦产量的监测研究3]。其他学者也针对光谱角制图算法进行了不少改进。谷容延峰等提出广一种基于正规化角度的光谱角制图算法（AR-SM）并将核函数引进了该算法（Kernel-based AR-SM），取得了较好的高光谱目标探测效果[14]
本文针对地物光谱的不确定性研究了光谱角制图算法的适用性，并对光谱角制图算法进行了改进，以提高对地物的识别效果。
基金项目：国家自然科学基金项目（41202234），国家科技支撑计划项目（2011BAH23B01），天然气水合物勘查与试采专项
(IGGEW2014072)，国土资源部地学空间信息技术重点实验室开散基金项目(KLGSIT2013-01)资助
作者简介：岑奕，1979年生，中国科学院遥感与数字地球研究所副研究员
*通讯联系人e-mail：zhangfa@pku,edu.en
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