[发明专利]多目标光纤光谱减天光处理方法

权利要求书

1.一种基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，包括：

光谱预处理，分别对天光和目标光谱进行光纤效率校正，将每一根光谱的每一个空间方向的切片都插值到统一的波长坐标上，插值后的坐标包含光谱中波长的最小值到波长的最大值，等间距排列，坐标长度为波长方向像素点个数；

选取天光光谱采样矩阵S，包括：

将空间和波长两个方向所含有的光谱信息都利用起来用于天光的建模，并在沿空间方向的切片中选取靠近轮廓中心位置的高质量光谱分量，去除距离空间方向轮廓中心较远的易受噪声干扰的采样点；

对n条长度为M的天光谱，选取每根天光光纤空间方向坐标为靠近空间方向轮廓中心点附近的d个点，作为采样的切片光谱数据，组成天光光谱采样矩阵s；

提取天光光谱发射线采样矩阵

把天光光谱S中的天光发射线与连续光谱分开，组成天光光谱发射线采样矩阵

提取目标光谱发射线采样矩阵

对目标光谱o得到目标光谱的天光发射线部分和连续谱部分其中

对天光光谱发射线采样矩阵做NMF+S分解；

重建天光光谱

对于每个空间方向的切片在对应的位置用重建的流量代替原来位置的流量，其他位置的流量保持不变，的值更新为更新后的加上天光中的连续谱部分得到目标谱中重建的二维天光

进行减天光处理，得到减天光后的二维目标光谱每个切片的流量；

从待处理的目标光谱O中减去重建的天光光谱，得到减天光后的二维目标光谱每个切片的流量：

2.如权利要求1所述的基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，对每根天光的每一个切片进行中值滤波，把天光光谱S中的天光发射线与连续光谱分开，每个切片的天光发射线部分组成天光光谱发射线采样矩阵

3.如权利要求1所述的基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，通过计算不同天光光谱在每个波长位置流量的方差或者均值选定阈值，选出组成天光光谱发射线采样矩阵作为NMF+S样本矩阵做分解，选择目标光谱发射线采样矩阵利用NMF+S方法进行训练，得到基矩阵W作为基矩阵，并固定基矩阵的值，代入到目标样本矩阵中利用NMF+S方法进行测试，从而重建出天光发射线

4.如权利要求1所述的基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，NMF+S包括：

对于任意一个m×n维的非负矩阵X，寻找m×r维的基矩阵W和r×n维的系数矩阵H，使得：

X≈WH s.t.W，H≥0 (1)

NMF分解过程是一个寻优的过程，初始化W和H，并对它们进行交替迭代，使得(1)式近似度最高，

设计的约束条件和目标函数如下：

c(W，H)＝c_r(W，H)+ac_s(H)+βc_h(W)

其中，α是用来平衡相似度和稀疏度的稀疏约束项的权重，β是一致性约束项的权重，wⁱ是W的行向量，||wⁱ||₂是向量wⁱ的模；

D(X||WH)函数：

为了估计出W和H，最小化目标函数c(W，H)；采用乘法更新准则进行迭代更新，目标函数的值不断减小直至算法收敛。

5.如权利要求4所述的基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，计算W和H的更新准则，分别对目标函数求梯度：

其中，diag(d)表示以向量d中元素为对角线元素的对角阵。

6.如权利要求1所述的基于二维模型的光谱数据处理方法，其特征在于，在减天光处理之前，使用预处理阶段得到的光纤效率修正曲线，分别对天光和目标光谱进行光纤效率校正。