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      什么是高光譜,多光譜及超光譜?


      色差儀批發網 / 2023-12-29

      高光譜,多光譜及超光譜是光譜學領域的三個重要概念。那么,什么是高光譜,多光譜及超光譜呢?本文對相關概念進行了簡單總結。

       

       

      光譜分辨率spectral resolution

      定義1:遙感器能分辨的最小波長間隔,是遙感器的性能指標。遙感器的波段劃分得越細,光譜的分辨率就越高,遙感影像區分不同地物的能力越強。

      定義2:多光譜遙感器接收目標輻射信號時所能分辨的最小波長間隔。

      光譜分辨率指成像的波段范圍,分得愈細,波段愈多,光譜分辨率就愈高,現在的技術可以達到5~6nm(納米)量級,400多個波段。細分光譜可以提高自動區分和識別目標性質和組成成分的能力。

      傳感器的波譜范圍,一般來說識別某種波譜的范圍窄,則相應光譜分辨率高。

      舉個例子:可以分辨紅外、紅橙黃綠青藍紫紫外的傳感器的光譜分辨率就比只能分辨紅綠藍的傳感器的光譜分辨率高。

      一般來說,傳感器的波段數越多波段寬度越窄,地面物體的信息越容易區分和識別,針對性越強。

       

       

      什么是高光譜,多光譜及超光譜

      高光譜成像是新一代光電檢測技術,興起于2O世紀8O年代,目前仍在迅猛發展巾。高光譜成像是相對多光譜成像而言,通過高光譜成像方法獲得的高光譜圖像與通過多光譜成像獲取的多光譜圖像相比具有更豐富的圖像和光譜信息。如果根據傳感器的光譜分辨率對光譜成像技術進行分類,光譜成像技術一般可分成3類。

      (1) 多光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.1mm數量級,這樣的傳感器在可見光和近紅外區域一般只有幾個波段。

      (2) 高光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.01mm數量級,這樣的傳感器在可見光和近紅外區域有幾十到數百個波段,光譜分辨率可達nm 級。

      (3) 超光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda =O.001mm=1nm數量級,這樣的傳感器在可見光和近紅外區域可達數千個波段。

      眾所周知,光譜分析是自然科學中一種重要的研究手段,光譜技術能檢測到被測物體的物理結構、化學成分等指標。光譜評價是基于點測量,而圖像測量是基于空間特性變化,兩者各有其優缺點。因此,可以說光譜成像技術是光譜分析

      技術和圖像分析技術發展的必然結果,是二者完美結合的產物。光譜成像技術不僅具有光譜分辨能力,還具有圖像分辨能力,利用光譜成像技術不僅可以對待檢測物體進行定性和定量分析,而且還能進對其進行定位分析。

      高光譜成像系統的主要工作部件是成像光譜儀,它是一種新型傳感器,2O 世紀8O年代初正式開始研制,研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續光譜圖像數據,使每個像元具有幾乎連續的光譜數據。它是一系列光波波長處的光學圖像,通常包含數十到數百個波段,光譜分辨率一般為1~l0nm。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像能對圖像中的每個像素提供一條幾乎連續的光譜曲線,其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光譜數據信息,這些數據信息可用來生成復雜模型,來進行判別、分類、識別圖像中的材料。

      通過高光譜成像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獲取它們的輻射強度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征,這3個特征的有機結合就是高光譜圖像。

      高光譜圖像數據為數據立方體(cube) 。通常圖像像素的橫坐標和縱坐標分別用x和Y來表示,光譜的波長信息以(Z即軸) 表示。該數據立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續二維圖像組成。(Z軸的每一層對應一定窄帶波長的光譜圖像) 。

       

       

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