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高光谱遥感成像原理及特点

来源:遥感 时间:2022/7/26
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高光谱遥感(hyperspectralremotesensing)是高光谱分辩率遥感(highspectralresolutionremotesensing)的简称,是在电磁波谱的看来光、近红外、中红外和热红外波段范畴内,获得很多特别窄、光谱赓续影象数据的本领。

高光谱遥感源于20世纪70年头早期的多光谱遥感本领,它的涌如今遥感的进展史册上是一个观念和本领上的改革。

高光谱成像遥感是20世纪80年头初涌现的新式遥感本领,与合成孔径雷达(SAR)成像本领并列为现代遥感两大前沿范畴。高光谱成像遥感本领的孕育,是遥感进展史上最具标识性的结果,高光谱遥感图象在纪录地物空间音信的同时也纪录了地物的光谱音信,完结了图谱合一。相对于全色影象和多光谱影象,高光谱影象的上风要紧体如今:高光谱影象具备高的光谱分辩率,抵达纳米级,体现为不同地物在光谱维上的轻微差别,能够细密地描画地物的反射光谱,进而大大提升对地物分类与识其余本事。当今,宇宙列国对高光谱成像遥感本领的进展都至极正视,跟着本领的日益老练,高光谱成像遥感曾经宽泛运用于地质勘测、地质制图、植被生态监测、细密农业、大气处境、处境监测、海洋遥感、食物平安、产物原料探测、战地伺探、伪装探测等多个范畴。

高光谱遥感成像旨趣及特性

所谓高光谱图象即是在光谱维度长实行了详细的分隔,不但仅是保守的黑和白或许R(红)、G(绿)和B(蓝)的差别,而是在光谱维度上也有N个通道,比方能够把~nm分为个通道。因而,通太高光谱成像仪得到的数据是一个数据立方体,不但有图象的音信,况且还能够在光谱维度长实行伸开,如此不但能够得到图象上每个点的光谱数据,还能够得到任一个谱段的影象音信。成像光谱仪在空间成像的同时,以不异的空间分辩率纪录下几十至成百的光谱通道数据,它们叠合在一同就组成高光谱图象立方体,如图1.1(a)所示,在图象立方体的每个像元处都可讨取到一条赓续的光谱弧线,如图1.1(b)所示。在对高光谱遥感图象实行束缚和运历时,除了能够操纵图象的空间音信外,还能够操纵其光谱音信,进而大大提升了标的与靠山的定量解析本事。

图1高光谱遥感成像示企图

与保守全色及多光谱遥感图象比拟,高光谱遥感图象数据具备下列特性。

①光谱的波段范畴广且光谱分辩率特别高。成像光谱仪得到的光谱范畴能够从看来光蔓延到短波红外,以至到中红外,其波段数高达数百个,孕育一条形似于赓续的光谱弧线,光谱分辩率可达10nm之内。

②高光谱遥感数据立方体包罗充分的图象音信及光谱音信。在高光谱遥感图象中,它在平凡的二维空间图象的根本上,添加了一维光谱数据,全部数据孕育一个光谱图象立方体,每一个像元的光谱数据伸开来就对应为一条光谱弧线,全部数据即是图谱合一的立方体。

③刻画高光谱数据的模子有多种体例,如图象模子、光谱模子与特性模子,使得数据的解析和束缚愈加机动、便利。

④高光谱数据中存在大批冗余音信。由于高光谱数据是由很多狭隘的波段组成的,所含数据数目庞大,同时相邻波段之间存在空间关连、谱间关连,以及波段关连,这都致使高光谱数据中冗余音信的加多。

⑤高光谱遥感具备非线性特性。其非线性涌如今两个方面:一方面是地物反射太阳光的经由,是一个模范的非线性经由;另一方面是太阳入射光和地物反射光在空气中的传达,也是一个非线性的经由。

⑥信噪比低。高光谱数据较低的信噪比给其束缚也添加了很浩劫度。

高光谱遥感成像本领经太短短30余年的加紧进展,取患有举世瞩方针成绩,得到宽泛的运用。相对高光谱成像本领的迅猛进展,高光谱图象数据束缚本领显然滞后,为其运用带来了很多挑战和艰巨,急需束缚下列数据束缚题目。

①高光谱图象占有充分地物光谱音信的同时也带来数据冗余,以及数据维数祸害的题目,何如有用升高高光谱遥感数据的维数和抉择有用波段是拓宽高光谱图象数据运用范畴的根本。

②高光谱图象光谱分辩率提升的同时也带来高光谱图象空间分辩率升高的题目,这使得高光谱图象中存在大批的搀和像元,何如切确束缚高光谱图象搀和像元题目是高光谱图象束缚的要害实质。

③相对于全色影象和多光谱影象,高光谱影象更简单遭到噪声的作梗,何如提升高光谱图象的信噪比和原料需进一步钻研。

④高光谱图象中的地物标的探测、分类和区别,所获得的空间音信和光谱音信没有得到充足操纵。

本文摘编自刘代志、黄世奇、王艺婷、刘志刚、王百合著《高光谱遥感图象束缚与运用》第1章,实质有删减。

高光谱遥感图象束缚与运用

刘代志黄世奇王艺婷刘志刚王百合著

北京:科学出书社,.09

ISBN-7-03--4

《高光谱遥感图象束缚与运用》是一部对于高光谱遥感图象束缚与运用的科研论著。全书包罗七章,要紧实质有高光谱遥感数据的收罗与束缚,高光谱数据的波段抉择,高光谱数据的降维束缚,高光谱数据的端元讨取和搀和像元的解混,以及基于高光谱遥感图象数据的标的探测和反常探测及伪装区别等。各章节引见的理论和办法,用实例实行了考证和论述,并联合了现时的前沿钻研境况,旨在为读者供应有用的器械,引见进展动态。

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