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什么是高光谱成像?与高光谱图像有关的几个概念

发布时间:2023-08-09
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高光谱成像在航空航天、医学诊断、食品安全、环境监测、精准农林业领域中发挥着重要作用。那么,什么是高光谱成像呢?本文进行了精度介绍,还介绍了与高光谱图像有关的几个概念

高光谱成像在航空航天、医学诊断、食品安全、环境监测、精准农林业领域中发挥着重要作用。那么,什么是高光谱成像呢?本文进行了精度介绍,还介绍了与高光谱图像有关的几个概念


高光谱成像


什么是高光谱成像?

高光谱成像,所谓高光谱是指在波长在电磁波谱的可见光,近红外,中红外和热红外波段范围内,从而获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术,其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。

高光谱成像是当前光谱成像技术中的前沿领域,它利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获得有关数据,它包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱成像的出现使本来在宽波段遥感中不可探测的物质,在高光谱成像中能被探测到。

在环境与灾害监测预报小卫星中常用的高光谱成像设备叫做干涉型高光谱成像仪。它采用太阳同步轨道,轨道高度为650公里,回归周期为31天。它具有115个工作谱段,光谱范围在0.45到0.95微米,平均的谱段光谱分辨率为5纳米。


与高光谱图像有关的几个概念

高光谱图像数据也能理解为堆砌不同波段的图像(stack of images)。

光谱分辨率:描述了传感器区分电磁光谱各波长间隔的能力。光谱分辨率就是传感器能够区分或识别的光谱中各波段光的能力。能够区分的波段范围愈细,波段就愈多,光谱分辨率就愈高,目前的技术可以达到0.17nm纳米级。

光谱(spectrum),光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案,其全称为光学频谱。

棱镜分散白光来分析白光是光谱学的一个例子组成颜色主要包括红色(620–780 nm)、橙色(585–620 nm)、黄色(570–585 nm)、绿色(490–570 nm)、蓝色(440–490 nm)、靛蓝(420–440 nm)和紫色(400–420 nm)

光谱分辨率,即探测光谱辐射能量的最小波长间隔,通俗的讲是光谱信息的丰富程度。一般可见光划分为400-760nm之间,这里面分为红、绿、蓝等等,如果光谱分辨率高,则红色波段又划分成若干波段,以提高光谱分辨率,达到提取更多信息的目的。

光谱分辨率如何度量?FWHM(半高全宽):仪器达到50%光谱响应时波长方向的宽度。

光谱响应函数:每个传感器都有其光谱响应函数,由于传感器硬件的限制,传感器在某个预定波长范围内的响应不可能是100% 响应。现实中大部分是类似于正态分布的单峰函数。它表示的是光谱细分的能力,也就是FWHM(半高全宽)这个指标是和传感器以及传感器测量的波段范围直接相关的。

 

 


本文标签: 高光谱成像概念

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