[发明专利]一种基于高光谱多参数的水质监测方法、计算机程序产品

权利要求书

1.一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取建模数据集

S1.1，将水面反射的高光谱图像沿行方向分解成a条光谱曲线，其中，a为光谱仪探测器的像元行数；

S1.2，分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R，并设置阈值T，若R＜T，则剔除相应光谱曲线，否则，保留相应光谱曲线，得到n条光谱曲线，其中，n为保留的光谱曲线数量，n≤a；

S1.3，计算n条光谱曲线的均值，将该均值作为该水体最终的光谱曲线S；

S1.4，对所述光谱曲线S进行黑白板校正，得到校正后的反射光谱曲线S’；

S1.5，对于不同水质参数浓度的水体，重复步骤S1.1至步骤S1.4，得到m种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线S’，构成建模数据集M：

M＝[S′₁，…，S′_m]

其中，m为大于1的整数，S′₁为第1种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线，S′_m为第m种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线；

S2，得到建模模型

对建模数据集M中的反射光谱曲线、各反射光谱曲线对应的水质参数浓度进行建模，得到建模模型；

S3，对水质进行监测

使水面反射的高光谱图像经步骤S1.1至步骤S1.4处理后，输入至建模模型，得到对应的水质参数浓度。

2.如权利要求1所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于：步骤S1.2中，所述分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R，具体为：

分别对a条光谱曲线根据每个波长的响应峰值位置，提取出多维光谱曲线，该多维光谱曲线的维数为高光谱图像的波段数；再通过下式分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R：

其中，X和Y分别表示计算相关系数R的两条光谱曲线，Cov(X,Y)为X和Y的协方差，Var[X]、Var[Y]分别为X和Y的方差。

3.如权利要求1或2所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于：步骤S1.5中，所述水质参数包括补充叶绿素a、总氮、总磷、透明度、化学需氧量、浊度、悬浮物和高锰酸盐指数。

4.如权利要求3所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于：步骤S1.5中，所述不同水质参数浓度的水体，具体为呈梯度分布的不同水质参数浓度水体。

5.如权利要求4所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于：步骤S2具体为，通过偏最小二乘PLS或反向传播神经网络BPNN进行建模。

6.如权利要求5所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特征在于：所述高光谱图像具体是通过搭载在智慧杆上的高光谱成像仪获取的。

7.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一所述一种基于高光谱多参数的水质监测方法的步骤。