技术摘要：
本发明公开了一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法，首先，获取目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，将标准反射板高光谱影像减去暗电流数据得到标准反射板校正数据，或者在标准反射板高光谱影像中裁剪出标准反射板覆盖部分数据，减去对应位置  全部
背景技术：
高光谱成像技术具有光谱分辨率高、“图谱合一”的独特优势，是遥感技术发展过 程中重大的科技突破之一。其技术日趋成熟，尤其是地面高光谱成像仪的小型化和市场化， 高光谱成像已经突破传统的遥感应用领域，在医学成像、法医刑侦、食品检测以及文化遗产 保护等多个民用领域得到成功应用。而反射率是物质本质属性之一，是高光谱成像描述探 测目标的基本数据。因此，将高光谱影像的原始像元亮度值(DN值)转化为反射率，是高光谱 影像应用常见的处理流程，对于高光谱影像的信息提取和定量分析都至关重要。 对于地面高光谱成像技术而言，标准反射板反射率校正是最为常见的一种方法。 但是，现有研究和技术一般没有考虑到光源对反射率校正的影响。因为其研究对象一般观 察范围较小，能够使用灯光室，构造漫反射光源，在理想的环境下采集数据。但是，在实际的 文物保护修复工程中，经常面对室内的较大型不可移动文物(如寺观壁画)，需要在现场较 大范围采用人工光源进行高光谱成像，难以构造理想的漫反射环境。 与遥感中主要利用太阳电磁辐射为能量来源不同，为了适应实验室、不可移动文 化遗产现场、食品安全检测等室内数据采集环境，地面成像光谱仪经常使用人工光源。光源 一般选择在短波红外波段仍有较好辐射能量的卤素灯、氙气灯等。按照空间上的分布，可以 将光源分为双点光源、多点光源、以及线状光源。根据实际工程应用目的不同，三种光源均 有着广泛的应用。在实际工程中，发现双点光源的光强呈现随着距离光源中心的距离增加 而衰减的现象。光强的变化极大影响了后续反射率校正的准确性，而现有技术并没有考虑 这个因素，使得传统的反射率校正方法存在着一定的误差。 因此如何改进已有的反射率校正方式，提高双点光源下的反射率校正的准确性是 本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法。首先， 获取目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，判断标准反射板是否完全 覆盖标准反射板高光谱影像，将标准反射板高光谱影像减去暗电流数据得到标准反射板校 正数据，或者在标准反射板高光谱影像中裁剪出标准反射板覆盖部分数据，减去对应位置 的暗电流数据得到标准反射板的待拟合反射板数据，利用标准反射板的待拟合反射板数据 采用最小二乘法拟合出曲面模型，估计出覆盖目标物高光谱影像幅面的标准反射板校正数 据；然后目标物高光谱影像减去扩展为目标物高光谱影像行列数的暗电流数据得到目标物 校正数据；最后，除以标准反射板校正数据，乘以标准反射板反射率标准数值，得到目标物 高光谱反射率影像。本发明考虑到了双点光源的影响，有效改进了传统的标准反射板反射 4 CN 111595781 A 说　明　书 2/5 页 率校正方法。 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法，包括以下具体步骤： 步骤1：采集目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和暗电流数据，判断标准 反射板是否完全覆盖所述标准反射板高光谱影像，如果是，则将所述标准反射板高光谱影 像减去所述暗电流数据得到标准反射板校正数据并进入步骤3；否则进入步骤2； 步骤2：利用所述标准反射板高光谱影像构建曲面模型，从而获取与所述标准反射 板高光谱影像行列数相同的所述标准反射板校正数据； 步骤21：利用所述标准反射板高光谱影像和所述暗电流数据获取待拟合反射板数 据； 步骤211：裁剪采集的所述标准反射板高光谱影像，使裁剪后的数据都是所述标准 反射板覆盖区域的高光谱数据，从而获得新标准反射板数据； 步骤212：裁剪出所述暗电流数据中与所述新标准反射板数据位置相同的暗电流 数据作为裁剪后暗电流数据； 步骤213：将所述裁剪后暗电流数据扩展至所述新标准反射板数据相同大小，获得 新暗电流数据； 步骤214：用所述新标准反射板数据减去所述新暗电流数据，获得所述待拟合反射 板数据； 步骤22：根据所述待拟合反射板数据利用最小二乘法拟合出所述曲面模型； 步骤221：根据所述待拟合反射板数据，建立坐标系，使得数据全部位于第一象限， 且以一个像素为单位长度，获取每个像素点所对应的x值和y值，使得左下角第一个点的坐 标为(1，1)； 步骤222：以每个所述像素点对应的高光谱影像灰度值作为Z值，从而获取整个所 述待拟合反射板数据的所述像素点的表示(xi,yi,zi)(i＝1,2,3,...,n)； 步骤223：在双点光源的情况下，对所述待拟合反射板数据进行曲面拟合，首先构 造一个曲面函数，然后采用最小二乘法代入所述(xi,yi,zi)(i＝1,2,3，...n)求得所述曲面 函数的所有参数，从而获得所述曲面模型； 步骤23：将所述目标物高光谱影像行列数代入所述曲面模型，拟合出与所述标准 反射板高光谱影像行列数相同的所述标准反射板校正数据。 步骤3：将所述暗电流数据扩展为与所述目标物高光谱影像行列数相同的暗电流 校正数据； 步骤4：用所述目标物高光谱影像减去扩展后的所述暗电流校正数据，得到目标物 校正数据； 步骤5：将所述目标物校正数据逐波段逐像素除以所述标准反射板校正数据，然后 再乘以所述标准反射板的反射率标准数值，得到目标物高光谱反射率影像，从而完成反射 率校正。 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种曲面拟合的 地面高光谱影像反射率校正方法。首先，获取目标物高光谱影像、标准反射板高光谱影像和 暗电流数据，如果标准反射板完全覆盖标准反射板高光谱影像，将标准反射板高光谱影像 5 CN 111595781 A 说　明　书 3/5 页 减去暗电流数据得到标准反射板校正数据，否则裁剪出标准反射板覆盖部分的标准反射板 高光谱影像，并裁剪出与裁剪的标准反射板高光谱影像位置相同的暗电流数据，扩展到相 同大小后，用裁剪出的标准反射板高光谱影像减去裁剪出的暗电流数据后作为待拟合反射 板数据；然后，利用处理后的待拟合反射板数据的像元亮度(DN)值数据，建立曲面函数，再 利用最小二乘算法，求出曲面函数的所有参数，最终获得曲面模型；再将目标物高光谱影像 行列数代入曲面模型拟合出标准反射板校正数据；最后，再利用采集的目标物的高光谱影 像减去扩展为目标物高光谱影像行列数的暗电流校正数据得到目标物校正数据，除以标准 反射板校正数据，乘以标准反射板反射率标准数值，得到目标物高光谱反射率影像，从而完 成DN值到反射率的转化，实现反射率校正。本发明在考虑双点光源对数据的影响的基础上， 有效改进了传统标准反射板反射率校正方法，从而提高了反射率校正的精确度。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 图1附图为本发明提供的曲面拟合的地面高光谱影像反射率校正方法流程图； 图2附图为本发明提供的本发明校正结果与传统校正结果对比图； 图3附图为本发明提供的曲面拟合校正结果与传统校正结果评价对比图。