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高光谱成像仪高光谱数据的预处理方法有哪些?

发布时间:2024-03-01
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高光谱成像仪​在采集样品光谱数据时,由于仪器自身因素、人为操作误差和环境的差异等因素引起的噪声和干扰信息,就需要对光谱曲线进行去噪和信息提取。本文对高光谱成像仪高光谱数据的预处理方法做了介绍。

高光谱成像仪在采集样品光谱数据时,由于仪器自身因素、人为操作误差和环境的差异等因素引起的噪声和干扰信息,就需要对光谱曲线进行去噪和信息提取。本文对高光谱成像仪高光谱数据的预处理方法做了介绍。

高光谱成像仪

高光谱成像技术原理:

高光谱成像技术是一种利用高光谱成像仪获取物体在不同波长下反射率数据,并加以处理以获取物体各种特征信息的技术。该技术的原理是基于物体表面的反射、散射、吸收和发射等光学现象,不同物质对不同波长的光具有不同的反射率、吸收率和散射率,从而形成了物体的“光学指纹”。高光谱成像技术通过光谱成像镜头记录物体在多个波段下的反射率,获得每个像素点在多个波段下的反射率数值,进而构建出高光谱图像。每个像素点都对应着一条包含多个波段的光谱,使得高光谱成像技术能够对物体的不同成分、结构和特征进行高精度的区分和识别。数据的处理和分析是高光谱成像技术的关键,包括光谱反演、光谱分析、特征提取和数据降维等步骤。通过这些步骤,可以对高光谱图像进行预处理和优化,得到更加精确的数据结果。


高光谱成像技术实现流程:

高光谱图像数据是一种包含丰富空间和光谱信息的数据形式。高光谱数据的处理流程通常包括光谱数据提取、数据处理以及模型的建立和评估。这些步骤的详细说明如下:

首先,需要光谱数据提取,在经过黑白板校正后的高光谱图像上光谱数据提取是指从高光谱图像数据中提取出每个像素点所对应的光谱信息,这个过程通常需要对原始数据进行预处理,例如去噪、背景校正、定标等,以提高数据质量和准确性。数据处理是指对提取出的光谱数据进行分析、处理和提取特征,这个包括对图像进行去噪、增强和纠正等操作。然后,需要对光谱数据进行预处理,如去除噪声、背景校正和光谱定标等,以提高数据质量和准确性。

接下来是建立和评估模型的过程。在建立模型之前,通常需要对样品进行预处理,如样品制备、样品收集和样品分析等。这些步骤可以消除样品之间的差异,并提高分析结果的准确性。然后,需要对高光谱图像进行采集和校正,以保证数据的可靠性和准确性。在进行模型建立之前,需要进行图像数据处理和光谱数据处理,以提取出关键的信息和特征。

最后,可以使用回归和分类模型对数据进行分析和处理,并通过可视化方式展现结果。


高光谱数据的预处理方法:

光谱预处理方法是在采集样品光谱数据时,由于仪器自身因素、人为操作误差和环境的差异等因素引起的噪声和干扰信息,需要对光谱曲线进行去噪和信息提取的过程。常用的光谱预处理方法包括一阶导数法(Der1)、二阶导数法(Der2)、S-G 平滑、多元散射校正(MSC)、标准正态变量法(SNV)等。导数法是通过求解样品光谱曲线的一阶、二阶等导数,去除光谱曲线中的基线漂移和测量误差等噪声干扰,突出谱线中的特征波峰。S_G平滑法则是一种光谱光滑方法,通过对光谱曲线进行局部加权回归平滑处理,实现去除光谱中的噪声和干扰信息。多元散射校正方法是通过引入散射校正矩阵,消除样品中的多元散射效应,提高样品光谱数据的准确性和可靠性。小波变换是通过分解信号并在不同尺度上对信号进行分析,实现对光谱曲线中的信号特征的提取和噪声的去除。标准正态变量法通过对样本数据进行标准化,将数据转化为均值为0、方差为1的正态分布,使得不同样本之间具有可比性。

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