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什么是高光譜圖像技術(shù)?高光譜圖像技術(shù)的光譜圖像有幾種各式?

時間:2023-08-03 點擊:507次

什么是高光譜圖像技術(shù)?高光譜圖像技術(shù)的原理是利用物質(zhì)的發(fā)射光譜、吸收光譜或散射光譜特征對物質(zhì)進行定性、定量分析,進而或得待測物體的光譜信息和圖譜信息,以達到快速的無損檢測。那么,高光譜圖像技術(shù)的光譜圖像有幾種各式?下文為大家做了簡要的介紹,對此感興趣的朋友不妨了解一下!

高光譜成像儀

什么是高光譜圖像技術(shù)?

高光譜圖像技術(shù)是將圖像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合起來的一門新技術(shù),圖像是按光譜順序排列的像數(shù)據(jù)“立方體”。高光譜數(shù)據(jù)一般含有幾十甚至幾百個波段,其光譜分辨率一般為1~10nm。通過高光譜成像系統(tǒng)獲取待測物的高光譜圖像包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征,同時也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強度以及光潛特征。

影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征,這3個特征的有機結(jié)合就是高光譜圖像高光譜圖像具有高空間分辨率和時間分辨率、圖譜合一等特點,能為各項應(yīng)用提供更詳細的信息。光譜的覆蓋范圍為可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜,可以獲取連續(xù)的光譜信息,這是高光譜遙感數(shù)據(jù)與常規(guī)遙感數(shù)據(jù)的主要區(qū)別。

由于高光譜成像系統(tǒng)所獲得的高光譜圖像能對圖像中的每個像素提供連續(xù)的光譜曲線,且在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富的光譜信息。這些數(shù)據(jù)信息用來形成復(fù)雜模型,來進行判別、分類、識別圖像中的材料。

高光譜圖像技術(shù)集成了傳統(tǒng)的圖像和光譜技術(shù),可同時獲得被測物體的空間和光譜信息,相比傳統(tǒng)的多光譜技術(shù)不能同時兼顧共線性消除和信息充分獲取的矛盾,高光譜圖像技術(shù)因其高的光譜分辨率已成為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評估和安全檢測的強有力工具。


高光譜圖像技術(shù)的光譜圖像各式:

高光譜遙感圖像主要有3種格式:BSQ格式(Band sequential),BIP格式(Band interleaved by pixel)和BIL格式(Band interleaved by line)。BSQ的格式數(shù)據(jù)按波段順序存儲,BIP格式的數(shù)據(jù)按像素點序列存儲,BIL格式的數(shù)據(jù)波段按行交叉存儲。雖然不同格式的圖像有不同的存儲方式,但是這些高光譜圖像都有共同的突出特點。

1.高光譜分辨率

通常的多光譜遙感器的專題制圖儀傳感器和地球觀測系統(tǒng)的高分辨率可見光傳感器只有幾個波段,其光譜分辨率一般大于100 nm。高光譜成像光譜儀能獲得整個可見光、近紅外、短波紅外、熱紅外波段的多而窄的連續(xù)光譜,波段數(shù)多至幾十甚至數(shù)百個,光譜分辨率可達納米級。

2.圖譜合一

高光譜圖像獲取表圖像包含了豐富的空間和光譜信息,在可見光和反射紅外區(qū),其光譜分辨率通常在100nm量級。而成像光譜儀的光譜波段較多,一般是幾十個或者幾百個,有的甚至高達上千個,而且這些光譜波段在成像范圍內(nèi)都是連續(xù)成像。因此,成像光譜儀能夠獲得地物在一定范圍內(nèi)連續(xù)的、精細的光譜曲線。

3.數(shù)據(jù)冗余度大

高光譜成像光譜儀雖然光譜波段多,光譜曲線連續(xù)且精細,但是同時也存在它不足的一面,其采樣間距一般都在納米級,造成了相鄰波段的高度的相關(guān)性,冗余度也隨之增加。

4.信噪比低

高光譜數(shù)據(jù)信噪比較低。隨著波段數(shù)目的增加,噪聲增加。然而,高光譜特征和分類研究中主要存在以下兩個難點:一是高維使得計算速度受到很大影響,訓(xùn)練樣本的不足也會導(dǎo)致不好的分類結(jié)果;二是波段間的強相關(guān)性增加了冗余性,如果不能有效處理,會對結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

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