基于动态端元束的岩芯成像光谱数据快速解混技术研究

The composition analysis of core is an important part of geology prospecting work, and is essential for deep mining. As the amount of core is constantly increasing in recent years, China has an urgent need for core composition analysis technology. Spectral unmixing could be used to analysis mineral contents in core, which is both low cost and high efficient. Nowadays the core spectral unmixing algorithms have the problems of storing information incompletely, poor model accuracy, high error of unmixing results and low efficiency in varing degrees. With the consideration of all above, this research intends to collect data from drill cores with core imaging spectrometer system, build a more accurate nonlinear mixing model for core, collect dynamic endmember bundles from hyperspectral image, use the method of derivative of ratio spectral to unmix spectral quickly, and at last succeed in developing "Quick Core Hyperspectral Image Unmixing Technology based on Dynamic Endmember Bundles". This technology has the advantage of highly accurate model, collecting variable endmember bounce dynamically, and high efficiency of spectral unmixing. It can precisely analyze the components of drill core, improve the efficiency and accuracy of processing huge amounts of core hyperspectral image data, and lay the foundation for future multi-dimension mineral hyperspectral mapping system.

岩芯矿物成分分析是地质找矿工作中的重要环节，对深部找矿有不可或缺的关键作用。光谱解混是岩芯矿物成分分析最重要的方法之一，现有岩芯光谱解混技术不同程度存在间隔采样信息失真、光谱混合模型不准确、端元不可变、解混算法效率偏低等问题。本研究拟基于岩芯成像光谱扫描系统获取成像光谱数据，深入研究矿物光谱混合机理，修订更加准确的岩芯非线性混合模型，从扫描数据中动态提取端元束，将简洁高效的比值导数光谱法运用于矿物光谱快速解混，开发基于动态端元束的岩芯成像光谱数据快速解混技术。该技术具有解混模型准确、端元束动态可变、解混算法高效快速三大特点，能够解决岩芯矿物成分精确定量分析问题，提高海量岩芯成像光谱数据的处理精度和速度，为构建成像光谱岩芯扫描与编录系统奠定理论和技术基础。

岩芯矿物成分分析是地质找矿工作中的重要环节，对深部找矿有不可或缺的关键作用。光谱解混是岩芯矿物成分分析最重要的方法之一，现有岩芯光谱解混技术不同程度存在间隔采样信息失真、光谱混合模型不准确、端元不可变、解混算法效率偏低等问题。本研究拟基于岩芯成像光谱扫描系统获取成像光谱数据，深入研究矿物光谱混合机理，修订更加准确的岩芯非线性混合模型，从扫描数据中动态提取端元束，将简洁高效的比值导数光谱法运用于矿物光谱快速解混，开发基于动态端元束的岩芯成像光谱数据快速解混技术。该技术具有解混模型准确、端元束动态可变、解混算法高效快速三大特点，能够解决岩芯矿物成分精确定量分析问题，提高海量岩芯成像光谱数据的处理精度和速度，为构建成像光谱岩芯扫描与编录系统奠定理论和技术基础。在该项目中，首先，申请人提出了基于 Hapke模型的矿物非线性解混模型，实现矿物非线性混合模型“线性化”；其次，提出一种基于背景光谱去除的动态高光谱端元提取方法，实现矿物端元的快速提取；最后，提出了一种比值导数解混法，提高矿物成分反演结果的精度。项目组成员共发表4篇论文，其中3篇SCI论文；发明1项专利，在投2篇SCI论文；在该项目资助下，共培养2名博士生、2名硕士生。本研究的相关成果在岩矿勘探、地质调查等领域具有很高的实际应用价值。