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高光谱成像仪的光谱数据立方体怎么使用?

发布时间:2024-04-12
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高光谱成像仪是一种将成像技术和光谱技术有机结合的一种光电仪器,它既能获取二维空间信息又能获取一维光谱信息,基于这种三维光谱数据立方体,能够检测、识别出各种传统成像技术难以探测识别的目标。那么,高光谱成像仪的光谱数据立方体怎么使用?本文为大作了介绍。

高光谱成像仪是一种将成像技术和光谱技术有机结合的一种光电仪器,它既能获取二维空间信息又能获取一维光谱信息,基于这种三维光谱数据立方体,能够检测、识别出各种传统成像技术难以探测识别的目标。那么,高光谱成像仪的光谱数据立方体怎么使用?本文为大作了介绍。

高光谱数据

高光谱成像仪光谱数据立方体的使用,通常有两类方法:

1.基于二维空间图像的检测识别方法

以一幅一幅窄带光谱图像为处理对象,或以主成分分析PCA、独立成分分析ICA等方法提取的特征图像为对象,用特征提取的方法针对每幅图像进行处理,最后将每幅图像的检测识别结果进行融合得到最终结果。这类方法可充分利用传统图像处理的基本方法,但计算量大,难以检测识别亚像元小目标。

2.基于一维光谱矢量的检测识别方法

以像素的光谱矢量为处理对象,根据像素之间光谱矢量的相似性或差异性进行检测处理。这种方法不利用图像的几何特征,可以检测识别亚像元小目标;充分利用像素的光谱特性,能极大提升检测识别能力。基于一维光谱矢量的检测识别方法是目前光谱信息处理的主流。

二维空间的每个像素均包含一条光谱曲线,如果像素中只有一种对象,像素光谱曲线则是该对象的“纯净光谱”曲线;如果像素中包含几个对象,像素光谱曲线则是每个对象的光谱曲线按贡献率组合而成的“混合光谱”。由于大气散射效应,实际上不存在真正的“纯净光谱”曲线。

针对产品的高光谱数据立方体,将像素中对应合格品的光谱向量视为“纯净光谱”像素,将像素中对应不合格品的光谱向量视为“另类光谱”像素,将既有合格成分又有不合格成分的像素视为“混合光谱”像素。通过光谱矢量相似性计算,如欧氏距离ED、光谱角SA、光谱信息散度SID、正交投影散度OPD,可以有效区分纯净光谱、另类光谱与混合光谱。根据有无另类光谱像素、混合光谱像素,可以分析出产品是否合格;根据另类像素、混合像素的个数,可以分析产品的质量等级;根据另类像素、混合像素的区域分布,可以分析产品的损坏区域。

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