应用PCA和ICA法对岩心光谱的定量解译.pdf

《应用PCA和ICA法对岩心光谱的定量解译.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第1期地质找矿论丛V01．31No．12O16年3月：121—126Mar．2O16：121—126ContributionstoGeologyandMineralResourcesResearch应用PCA和ICA法对岩心光谱的定量解译蒋夕平，于瀚文。，吴芳，黄俊杰。(1．南京农业大学理学院，南京210095；2．南京炮兵学院，南京211132；3．南京地质矿产研究所，南京210016)摘要：岩心光谱属于混合像元光谱，维度多、数据量大，在端元数量、端元光谱及混合矩阵未知的情况下，定量解译岩心光谱以提取岩心所含矿物信息难度大，噪声的

2、存在使问题更加复杂。文章应用PCA和ICA法定量解译岩心光谱主要有三步：采用PCA法预处理混合像元光谱矩阵，在新的特征空间中保留特征值较大的少量特征矢量，有效滤除能量较小的成分，只保留主要成分信息，同时滤除数据中的噪声；采用ICA法分离岩心混合像元，得到混合像元中的端元光谱集，通过矿物识别获取岩心矿物成分；对端元光谱进行归一化处理，基于线性光谱混合模型进行丰度反演，得到岩心混合像元中各端元丰度。通过研究仿真数据获得光谱定量解译的一般规律，创建有效的算法模型，再处理实际测量的岩心光谱，获得了比较理想的结果。关键词：PCA；ICA；岩心光谱；混

3、合像元分离；丰度反演中图分类号：P627文献标识码：A像_3中。常用的混合像元分离方法首先需要提取端0引言元，再进行混合像元分离及端元丰度计算，端元提取方法如极小体积变换(MinimumVolumeTrans—form，MVT)[4J、像元纯度指数(PixelPurityIndex，岩心是地质找矿和地质研究工作中常用的重要PPI)r5等。岩心光谱扫描仪获得的岩心光谱具有实物，通过分析钻孔岩心中矿物类型及含量的变化，光谱分辨率高、信息量丰富等特点，岩心由多种矿物能够为地质找矿提供信息，但岩心实物保存、查询及组成，岩心光谱同样存在混合像元问题，

4、由于矿物种调阅存在诸多不便。高光谱具有很高的光谱分辨类繁多，岩心光谱中端元类型较多，单个混合像元中率，能在电磁波的可见光、近红外、中红外和热红外波段获取大量非常窄的光谱波段信息，被广泛应用端元数量较多。由于测量设备和测量环境影响，岩心光谱中存在随机噪声及背景信号_7吨]，并且岩心光于地学领域。利用光谱学原理，由岩心的光谱特性可获取岩心结构、成分及含量，以及岩心形成时及后谱缺乏统一标准_9]，使得不同测量条件下获得的同期变化的物化环境信息。采用高性能的岩心光谱扫类光谱难以比较分析。解译岩心光谱目的是获取组描仪，快速获取岩心图像和岩心光谱，解决

5、了岩心实成岩心的端元及端元丰度，前者展示岩心中矿物的物保存和分析过程中的诸多不便，为地质研究和地类型，后者表示矿物在岩心中所占比重_l“]。由于质找矿提供了便捷的信息获取方法。岩心一般不存在纯像元(也称端元)，遥感高光谱图由于受空间分辨率的限制，混合像元问题广泛像研究中的端元提取方法对提取岩心端元有较大的出现在各类遥感高光谱图像[】]和合成孔径雷达图局限性。有的研究人员直接采用光谱库中的矿物光收稿日期：2014一l2—12；责任编辑：赵庆基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项“岩心光谱扫描仪研发与产业化”(编号：2012YQo5o25o)和

6、南京农业大学基本科研业务费专项资金(编号：KYZ201425)资助。作者简介：蒋夕平(1963一)，男，讲师，主要从事数据建模与信号分析的教学、研究工作。通信地址：江苏省南京市卫岗1号，南京农业大学理学院；邮政编码：210095；E—mail：jiangxp@njau．edu．cn通信作者：吴芳(1974一)，女，讲师，硕士，主要从事数值计算、计算机仿真与数据建模研究。通信地址：江苏省南京市卫岗1号，南京农业大学理学院；邮政编码：210095；E—mail：wufang318@njal1．edu．Cn122地质找矿论丛谱作为端元光谱进行混合

7、像元分离_l，并在混合像算独立分量与标准矿物光谱库中相应矿物的光谱角元分离时加入稀疏性约束r1，但由于光谱库中的矿余弦，如果光谱角余弦为负值，将独立分量乘以一1；物光谱与岩心端元光谱之间存在差异，影响混合像其次，对独立分量的各数据项进行处理，保证其值在元分离精度。独立成分分析(IndependentCompo—[0，1]。经过归一化处理后的独立分量，将作为端元nentAnalysis，ICA)可以在端元数目和端元光谱未估计光谱用于矿物丰度反演。知的情况下，通过混合像元盲分离获取端元信息，具有较高的实用价值。2实验方法岩心中一般有2～3种矿物

8、含量较高，相应矿物光谱在岩心光谱中的能量较大，因此在用ICA方法获取岩心端元信息前，先对岩心光谱预处理，滤除含研究中首先采用仿真数据(从光谱库中选取数量较少的成分以及噪声(它们在