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与多光谱图像相比高光谱图像有什么优点?

发布时间:2023-11-10
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利用高光谱成像技术不仅可以获得目标物体所映射出的二维空间信息,同时也可以获取其光谱维信息,其数据形态通常以“图像立方体”来表征,具有“图谱合一”的优势。那么,与多光谱图像相比高光谱图像有什么优点?

利用高光谱成像技术不仅可以获得目标物体所映射出的二维空间信息,同时也可以获取其光谱维信息,其数据形态通常以“图像立方体”来表征,具有“图谱合一”的优势。那么,与多光谱图像相比高光谱图像有什么优点?

高光谱成像仪

光谱成像技术结合了目前已经发展相对成熟的空间成像和光谱技术,空间成像的空间特性保证二维光学影像的清晰成像,光谱技术则可以表征不同辐射波长的物质本征特性,二者的结合巧妙地实现了光谱信息与空间信息的平衡,补偿了两种信息的采集能力,实现了图谱信息的同时获取,为分析目标属性提供了客观依据。在日常生活以及科研实验中已经得到了广泛应用,光学影像从黑白全色影像到彩色图像,经由多光谱成像到目前的高光谱成像技术。

利用高光谱成像技术不仅可以获得目标物体所映射出的二维空间信息,同时也可以获取其光谱维信息,其数据形态通常以“图像立方体”来表征,具有“图谱合一”的优势。上图可以看出,每一个光谱通道的数据均可以看成一个二维图像层面,各个波段的图像按照波长顺序依次叠合构成整个光谱数据立方体。光谱图像中每个像元是由数十乃至上百个连续频段的光谱信息组合而成的,通过折线或曲线将该些光谱维度信息进行连接,可以有效地反映出不同特定物体的光谱特征。

高光谱成像系统一般工作在可见光至近红外光波段,其捕获的高光谱图像数据一般可以覆盖至上百个波段,凭借这一优势进一步延伸和拓展了多光谱图像分析技术的应用,如地物识别、遥感目标检测等。与多光谱图像相比,利用高光谱图像进行分析的优势在于:

1.光谱通道多

高光谱图像包含的光谱数可达上百个。在此之前的多光谱图像,它一般覆盖十几个波段。相比之下,高光谱图像所承载的光谱信息更广泛。

2.光谱分辨率高

多光谱成像系统采集的数据光谱分辨率大于100nm,高光谱图像的分辨率一般是在10nm左右,对于一些性能优越的光谱仪,其光谱分辨率甚至高达2.5nm。

3.图谱合一

高光谱图像同时蕴含图像信息和光谱信息。在表征图像空间分布影像特征的同时可以得到每个单一像元的光谱特征。

基于高光谱图像的上述优点,高光谱成像技术可以大幅提高地物识别能力,且随着高光谱图像数据处理技术的日趋成熟,其应用领域也越来越广泛。目前在地质勘探、农作物产量测绘、农业监测及检测、军事伪装识别、食品安全、生物医疗、艺术品鉴定、医学诊断等方面都呈现出巨大的应用前景。

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