对数变换、 导数变换的高寒草地反射光谱特征分析与识别
——以那曲地区HJ-1A/HSI图像为例

刘 炜， 孙海霞， 杨晓波， 董建民

西藏光信息处理与可视化技术重点实验室， 西藏民族大学， 陕西 咸阳 712082

引 言

星载高光谱图像HJ-1A/HSI在波长范围459～956 nm内拥有115个工作波段， 平均光谱分辨率为4.32 nm。 HSI图像携带精细的光谱信息， 能够反映地物连续的波谱变化特征， 对于在大地域范围区域开展林草资源调查、 生态环境监测具有突出的应用价值[1]。 进一步对HSI图像进行一阶导数计算(导数变换)[2]， 可以去除原始光谱数据中线性及接近线性成分， 突出反映光谱反射率的增减速率， 捕捉原始光谱曲线的拐点和极值点， 从而准确定位原始光谱曲线中由于叶绿素等物质吸收形成的峰谷特征； 另一方面， 由于对数函数在定义区间(0, 1]内具有良好的放大增益， 因此还可以对HSI图像先取倒数、 再进行对数运算(对数变换)[3]。 对数变换能够更突出的反映地物谱线波形变化特征， 增强多组光谱数据之问的峰谷特征差异对比， 有利于从多谱线间的分异表现中提取敏感波段， 为准确辨识光谱特征相近的地物创造条件。

模糊C-均值(FCM)算法依据最小二乘法原理， 采用迭代法解算关于隶属度矩阵和聚类中心矩阵的目标函数， 由此得到数据集中每个样本点(即像元)到各个聚类中心的隶属度， 再依据样本点的最大隶属度值判定样本点的类别归属。 FCM是常用的图像模式识别算法， 然而， 标准FCM算法在处理高光谱图像时， 是以单个像元作为独立的数据处理单元， 其隶属度函数的计算过程没有顾及中心像元的邻域空间信息。……