多光譜圖像和高光譜圖像有什么區別?
發布時間:2023-08-02
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多光譜、高光譜甚至是超光譜首先是應用于衛星的遙感,遙感技術已經成為人類獲得地球以及其他星球信息重要的手段之一。
多光譜、高光譜甚至是超光譜首先是應用于衛星的遙感,遙感技術已經成為人類獲得地球以及其他星球信息重要的手段之一。利用遙感成像系統得到的地球資源信息已成為人類開發、合理的利用、管理和監測地球資源及環境不可缺少的基本手段,在農業、地質、森林、水利、土壤、海洋、環境、大氣研究等領域發揮了巨大的作用。
多光譜遙感不僅可以根據影像的形態和結構的差異判別地物,還可以根據光譜特性的差異判別地物,擴大了遙感的信息量。
隨著無人機的推廣,航空攝影用的多光譜攝影也隨之出現,與陸地衛星所用的多光譜掃描一樣,也能得到不同譜段的遙感資料,分譜段的圖像或數據可以通過攝影彩色合成或計算機圖像處理,獲得比常規方法更為豐富的圖像,也為地物影像計算機識別與分類提供了可能。
從應用上看,多光譜和高光譜技術都可以應用在農業上的病蟲害、土壤肥力、作物長勢等等的監測,同時也應用于一些水域污染的監測,需求可謂日益旺盛。
光譜分辨力的區別:國際遙感界的共識是光譜分辨率在λ/10數量級范圍的稱為多光譜,這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區只有幾個波段;而光譜分辨率在λ/100的遙感信息稱之為高光譜。多光譜和高光譜實質上的差別就是:高光譜的波段較多,可達上百個,且譜帶較窄。多光譜相對波段較少(如ETM+,8個波段,分為紅波段,綠波段,藍波段,可見光,熱紅外(2個),近紅外和全色波段)。總結,高光譜成像就是比多光譜成像的光譜分辨率更高,但光譜分辨率高的同時空間分辨率會降低。
電磁頻譜
可見光(紅、綠、藍)、紅外光和紫外光是電磁光譜中的描述性區域。我們人類為了自己的目的而構造這些區域——為了方便地對它們進行分類。每個區域根據其頻率(v)進行分類。
人類看到可見光(380 nm至700 nm)
金魚看到紅外線(700納米到1毫米)
大黃蜂看到紫外線(10納米到380納米)
多光譜和高光譜圖像賦予人類(紅色,綠色和藍色),金魚(紅外線)和熊蜂(紫外線)的能力。實際上,我們可以看到更多的是反射到傳感器的電磁輻射。
多光譜和高光譜之間的主要區別在于波段的數量以及波段的窄度。
多光譜圖像通常指3到10個波段。為清楚起見,每個波段都是使用遙感輻射計獲得的。
多光譜示例:5個寬帶(圖像未按比例繪制)
高光譜示例:想象一下數百個窄帶(圖像未按比例繪制)
多光譜圖像示例
多光譜傳感器的一個例子是Landsat-8。Landsat-8產生11幅圖像,圖像帶如下:
第1波段海岸氣溶膠(0.43-0.45 um)
藍色波段2 (0.45-0.51 um)
3波段綠色(0.53-0.59 um)
4波段紅色(0.64-0.67 um)
5波段近紅外近紅外(0.85-0.88 um)
6波段短波紅外SWIR 1 (1.57-1.65 um)
7波段短波紅外SWIR 2 (2.11-2.29 um)
8波段全色(0.50-0.68 um)
9波段卷云(1.36-1.38 um)
10波段熱紅外TIRS 1 (10.60-11.19 um)
11波段熱紅外TIRS 2 (11.50-12.51 um)
除了8、10、11波段外,每個波段的空間分辨率都是30米。波段8的空間分辨率為15米,波段10和波段11的像素大小為100米。
如果你想知道為什么沒有0.88-1.36波段,大氣吸收是主要的動機,為什么沒有傳感器檢測這些波長。
高光譜圖像示例
TRW Lewis衛星計劃在1997年成為第一個高光譜衛星系統。不幸的是,NASA與它失去了聯系。
但后來美國國家航空和宇宙航行局確實成功地完成了發射任務。Hyperion成像光譜儀(EO-1衛星的一部分)是高光譜傳感器的一個例子。例如,Hyperion在220個光譜波段(0.4-2.5 um)產生30米分辨率的圖像。
美國宇航局機載可見/紅外成像光譜儀(AVIRIS)是一種高光譜機載傳感器。例如,AVIRIS提供224個波長從0.4-2.5 um的連續通道。
多光譜和高光譜
多光譜:3-10寬波段。
高光譜:數百條窄帶。
多光譜與高光譜
在高光譜圖像中具有更高層次的光譜細節,可以更好地看到不可見的東西。例如,高光譜遙感由于其高光譜分辨率而在3種礦物之間進行提取。但多光譜陸地衛星專題制圖儀無法區分這三種礦物。
但它的缺點之一是增加了復雜性。如果有200個窄帶可用,如何減少通道之間的冗余?
高光譜和多光譜圖像有許多實際應用。例如,高光譜圖像已被用于繪制入侵物種的地圖和幫助礦產勘探。
在多光譜和高光譜的應用中,我們可以了解世界。例如,我們在農業、生態、石油和天然氣、海洋學和大氣研究等領域使用它。
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