基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法及系统

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	基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法及系统
其他题名	基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法及系统
	吴银花; 李海威; 王鹏冲; 陈莎莎; 严强强; 高晓惠; 胡炳樑
	2018-11-16
专利权人	中国科学院西安光学精密机械研究所
公开日期	2018-11-16
授权国家	中国
专利类型	发明专利
产权排序	1
摘要	为了解决传统高光谱解混合算法处理数据量庞大的技术问题，本发明提供了一种基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法及系统，利用计算光谱成像技术中的压缩编码原理，将光谱解混算法—全约束最小二乘法，与光谱分光&合光系统相结合，以空间目标场景为分析处理对象，能够直接输出解混合结果，不需要进行光谱数据立方体的重构过程，从而避免了大数据量问题，大幅减轻了系统的数据存储、传输、处理的负担，且为光谱解混合处理的实时应用提供有效的技术支撑。
主权项	基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法，其特征在于，每一行空间像元的光谱解混合包括以下步骤：步骤1：将一行空间像元的辐射/反射光，分光色散成二维光谱；步骤2：利用已知参考光谱库中的端元构建端元矩阵E，并根据将E扩展为E′，初始化R＝{1,2,…,m}，Ai＝0，s＝0，r＝1；P和R分别是设定的两个集合；Ai和s是1×b大小的一维矩阵；r为用于计数的中间变量；b为光谱波段数；m为端元数；步骤3：提取E′T的第r行系数矩阵，标记为R，并用R的前b个系数构成空间光调制器的二维控制信号，其中空间光调制器的各行控制信号是相同的；步骤4：根据步骤3中给出的二维控制信号，利用空间光调制器对步骤1分光后的二维光谱进行光谱调制；步骤5：将调制后光谱经反向合光系统聚合后投射到探测器上，探测器获取聚合后光谱；步骤6：将探测器获取的数据与步骤3提取的一维系数矩阵R的第b+1个系数值相加，得到1×m矩阵E′Txi′中第r个数值；步骤7：如果r＝m，则已获取1×m矩阵E′Txi′，转入步骤8；否则，更新r＝r+1，转入步骤3；步骤8：根据公式w＝E′T(xi′-E′Ai)，计算w；步骤9：如果且max(wk)＞0(k∈R)，转入步骤10；否则，转入步骤20；步骤10：求出t＝argmax(wk)(k∈R)，更新R＝R-{t}和P＝P∪{t}；步骤11：根据更新的集合P，更新E′P，并利用公式EP#＝[(E′P)TE′P]-1(E′P)T自适应地计算EP#,pr＝1；pr为用于计数的中间变量；步骤12：提取EP#的第pr行系数矩阵，标记为PR，并用PR的前b个系数构成空间光调制器的二维控制信号，其中空间光调制器的各行控制信号是相同的；步骤13：根据步骤12中给出的二维控制信号，利用空间光调制器对步骤1分光后的二维光谱进行光谱调制；步骤14：将调制后光谱经反向合光系统聚合后投射到探测器上，探测器获取聚合后光谱；步骤15：将探测器获取的数据与步骤12提取的一维系数矩阵PR的第b+1个系数值相加，得到1×m矩阵EP#xi′中第pr个数值；步骤16：如果pr＝m，则已获取1×m矩阵sP＝EP#xi′，并更新sR＝0，转步骤17；否则，更新pr＝pr+1，转步骤12；步骤17：如果min(sP)≤0，转入步骤18；否则，转入步骤19；步骤18：根据公式Ai＝Ai+β(s-Ai)，计算β和Ai，并把所有满足Aik＝0的指标k从P移动到R，转入步骤11；步骤19：更新Ai＝s，w＝E′T(xi′-E′Ai)，转入步骤9；步骤20：当前行的光谱解混合完成，此时Ai为当前行的丰度系数矩阵，进入下一行的光谱解混合过程。
授权日期	2018-11-16
申请日期	2018-07-20
专利号	CN201810804774.8
语种	中文
专利状态	申请中
申请号	CN201810804774.8
PCT属性	否
公开（公告）号	CN108827470A
IPC 分类号	G01J3/28
专利代理人	杨引雪
代理机构	西安智邦专利商标代理有限公司
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/30940
专题	热控技术研究室_其它单位_其它部门
作者单位	中国科学院西安光学精密机械研究所
第一作者单位	中国科学院西安光学精密机械研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	吴银花,李海威,王鹏冲,等. 基于全约束最小二乘法的自适应光谱解混合的光学实现方法及系统. CN201810804774.8[P]. 2018-11-16.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
2018108047748.pdf（1424KB）	专利		限制开放	CC BY-NC-SA	请求全文