高光谱成像与成像光谱解释

高光谱成像和成像光谱是两种类似的遥感方法，两者都用于获取地球表面的详细信息。这些术语经常互换使用，但存在细微的差异。

“成像光谱”是一个更全面的术语，涵盖 HSI，是从图像的每个像素收集光谱信息的过程。虽然成像光谱包括 HSI，但它还涵盖多光谱图像，通过更少、更宽和离散的光谱带收集信息。成像光谱学专注于光谱信息的深入分析，可以使用光谱仪和光谱分析仪从奇点源收集光谱信息。HSI 仅指在许多窄且连续的光谱带上进行的测量。

由于 HSI 在数百个光谱带中提供有关场景的大量信息，因此图像本质上变得难以可视化。为了分析所有光谱带的所有信息，需要精细的图像处理。HSI 使用的常见数据格式是光谱立方体和反射率曲线。

光谱立方体

通过空气或星载传感器的连续交叉轨道扫描，可以通过将不同波长的 2D 空间图像堆叠在一起来创建 3D 立方体。图1(b) 用空间 xy 平面和光谱 z 轴说明了这一点，其中将高反射率描绘为红色，将低反射率描绘为蓝色。

图 1：高光谱数据立方体构造

反射率曲线

对于高光谱图像中测量的每个波长带，都会生成光谱反射率图像。这意味着可以为图像中的每个像素绘制完整的反射率曲线。反射率曲线允许逐像素进行深入的场景分析，并且通常与光谱立方体配对以分析感兴趣的区域。反射率曲线可以想象为在 z(光谱)轴上从光谱立方体中取出切片，隔离 2D 图像的特定像素或区域的反射率信息。

图 2：图1(a) 中感兴趣区域的 HSI 反射率曲线

图1显示了高光谱数据立方体的分解图，其中包含从 3D 堆栈获取的 2D 单波段图像以及图像中单个像素的反射率曲线。

图3：高光谱数据立方体的分解图