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什么是高光谱图像技术?高光谱图像技术的光谱图像有几种各式?

时间:2023-08-03 点击:401次

什么是高光谱图像技术?高光谱图像技术的原理是利用物质的发射光谱、吸收光谱或散射光谱特征对物质进行定性、定量分析,进而或得待测物体的光谱信息和图谱信息,以达到快速的无损检测。那么,高光谱图像技术的光谱图像有几种各式?下文为大家做了简要的介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

高光谱成像仪

什么是高光谱图像技术?

高光谱图像技术是将图像技术和光谱技术结合起来的一门新技术,图像是按光谱顺序排列的像数据“立方体”。高光谱数据一般含有几十甚至几百个波段,其光谱分辨率一般为1~10nm。通过高光谱成像系统获取待测物的高光谱图像包含了待测物的丰富的空间、光谱和辐射三重信息。这些信息不仅表现了地物空间分布的影像特征,同时也可能以其中某一像元或像元组为目标获取它们的辐射强度以及光潜特征。

影像、辐射与光谱是高光谱图像中的3个重要特征,这3个特征的有机结合就是高光谱图像高光谱图像具有高空间分辨率和时间分辨率、图谱合一等特点,能为各项应用提供更详细的信息。光谱的覆盖范围为可见光到热红外的全部电磁辐射波谱,可以获取连续的光谱信息,这是高光谱遥感数据与常规遥感数据的主要区别。

由于高光谱成像系统所获得的高光谱图像能对图像中的每个像素提供连续的光谱曲线,且在待测物上获得空间信息的同时又能获得比多光谱更为丰富的光谱信息。这些数据信息用来形成复杂模型,来进行判别、分类、识别图像中的材料。

高光谱图像技术集成了传统的图像和光谱技术,可同时获得被测物体的空间和光谱信息,相比传统的多光谱技术不能同时兼顾共线性消除和信息充分获取的矛盾,高光谱图像技术因其高的光谱分辨率已成为农产品品质评估和安全检测的强有力工具。


高光谱图像技术的光谱图像各式:

高光谱遥感图像主要有3种格式:BSQ格式(Band sequential),BIP格式(Band interleaved by pixel)和BIL格式(Band interleaved by line)。BSQ的格式数据按波段顺序存储,BIP格式的数据按像素点序列存储,BIL格式的数据波段按行交叉存储。虽然不同格式的图像有不同的存储方式,但是这些高光谱图像都有共同的突出特点。

1.高光谱分辨率

通常的多光谱遥感器的专题制图仪传感器和地球观测系统的高分辨率可见光传感器只有几个波段,其光谱分辨率一般大于100 nm。高光谱成像光谱仪能获得整个可见光、近红外、短波红外、热红外波段的多而窄的连续光谱,波段数多至几十甚至数百个,光谱分辨率可达纳米级。

2.图谱合一

高光谱图像获取表图像包含了丰富的空间和光谱信息,在可见光和反射红外区,其光谱分辨率通常在100nm量级。而成像光谱仪的光谱波段较多,一般是几十个或者几百个,有的甚至高达上千个,而且这些光谱波段在成像范围内都是连续成像。因此,成像光谱仪能够获得地物在一定范围内连续的、精细的光谱曲线。

3.数据冗余度大

高光谱成像光谱仪虽然光谱波段多,光谱曲线连续且精细,但是同时也存在它不足的一面,其采样间距一般都在纳米级,造成了相邻波段的高度的相关性,冗余度也随之增加。

4.信噪比低

高光谱数据信噪比较低。随着波段数目的增加,噪声增加。然而,高光谱特征和分类研究中主要存在以下两个难点:一是高维使得计算速度受到很大影响,训练样本的不足也会导致不好的分类结果;二是波段间的强相关性增加了冗余性,如果不能有效处理,会对结果产生一定的影响。

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