什么是高光譜成像?與高光譜圖像有關(guān)的幾個(gè)概念
發(fā)布時(shí)間:2023-08-09
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高光譜成像在航空航天、醫(yī)學(xué)診斷、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。那么,什么是高光譜成像呢?本文進(jìn)行了精度介紹,還介紹了與高光譜圖像有關(guān)的幾個(gè)概念
高光譜成像在航空航天、醫(yī)學(xué)診斷、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。那么,什么是高光譜成像呢?本文進(jìn)行了精度介紹,還介紹了與高光譜圖像有關(guān)的幾個(gè)概念
什么是高光譜成像?
高光譜成像,所謂高光譜是指在波長在電磁波譜的可見光,近紅外,中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi),從而獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù),其成像光譜儀可以收集到上百個(gè)非常窄的光譜波段信息。
高光譜成像是當(dāng)前光譜成像技術(shù)中的前沿領(lǐng)域,它利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體獲得有關(guān)數(shù)據(jù),它包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息。高光譜成像的出現(xiàn)使本來在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì),在高光譜成像中能被探測(cè)到。
在環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星中常用的高光譜成像設(shè)備叫做干涉型高光譜成像儀。它采用太陽同步軌道,軌道高度為650公里,回歸周期為31天。它具有115個(gè)工作譜段,光譜范圍在0.45到0.95微米,平均的譜段光譜分辨率為5納米。
與高光譜圖像有關(guān)的幾個(gè)概念
高光譜圖像數(shù)據(jù)也能理解為堆砌不同波段的圖像(stack of images)。
光譜分辨率:描述了傳感器區(qū)分電磁光譜各波長間隔的能力。光譜分辨率就是傳感器能夠區(qū)分或識(shí)別的光譜中各波段光的能力。能夠區(qū)分的波段范圍愈細(xì),波段就愈多,光譜分辨率就愈高,目前的技術(shù)可以達(dá)到0.17nm納米級(jí)。
光譜(spectrum),光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后,被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案,其全稱為光學(xué)頻譜。
棱鏡分散白光來分析白光是光譜學(xué)的一個(gè)例子組成顏色主要包括紅色(620–780 nm)、橙色(585–620 nm)、黃色(570–585 nm)、綠色(490–570 nm)、藍(lán)色(440–490 nm)、靛藍(lán)(420–440 nm)和紫色(400–420 nm)
光譜分辨率,即探測(cè)光譜輻射能量的最小波長間隔,通俗的講是光譜信息的豐富程度。一般可見光劃分為400-760nm之間,這里面分為紅、綠、藍(lán)等等,如果光譜分辨率高,則紅色波段又劃分成若干波段,以提高光譜分辨率,達(dá)到提取更多信息的目的。
光譜分辨率如何度量?FWHM(半高全寬):儀器達(dá)到50%光譜響應(yīng)時(shí)波長方向的寬度。
光譜響應(yīng)函數(shù):每個(gè)傳感器都有其光譜響應(yīng)函數(shù),由于傳感器硬件的限制,傳感器在某個(gè)預(yù)定波長范圍內(nèi)的響應(yīng)不可能是100% 響應(yīng)。現(xiàn)實(shí)中大部分是類似于正態(tài)分布的單峰函數(shù)。它表示的是光譜細(xì)分的能力,也就是FWHM(半高全寬)這個(gè)指標(biāo)是和傳感器以及傳感器測(cè)量的波段范圍直接相關(guān)的。
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