envi波谱分析

Spectral Analyst (波谱分析)
ENVI的波谱分析TM有利于根据材料的波谱特征识别它们。

它运用ENVI技术，如二进制编码、波谱角度制图仪以及波谱特征拟合等，对波谱库中的未知波谱与材料的匹配进行排序（见see“Binary Encoding”，“Spectral Angle Mapper”和“Spectral Feature Fitting”中对于方法的详细描述）。

你也可以限定你自己的波谱类似(spectral similarity)技术，并将它们添加到波谱分析中（见ENVI程序指南中的“Spectral Analyst Functions”）。

波谱分析的输出是一张输入的波谱库列表，匹配的顺序由最好依次到最差。

记录了一个总体的类似度“得分”和每个方法中个别的0~1得分。

详情见“Tips For Successful Use of the Spectral Analyst”。

警告
这一函数并不识别波谱，仅仅为识别推荐可能的侯选者。

当用到类似的方法或改变了权重时，结果也许会改变。

进行实际的识别主要还在于你。

运用波谱分析：
1 选择Spectral Tools > Spectral Analyst
2 出现Spectrum Analyst Input Spectral Library对话框，选择用于比较的波谱库，点击“OK”
出现Edit Identify Methods Weighting对话框。

3 在“Weight”文本框，为每种类似（近似）方法键入需要的权重系数
权重系数可以为任何值，到波谱库的完全匹配将有一个输出的权重总和的“得分”。

一个推荐的起始点是在波谱特征拟合TM中用一个1.0的权重。

4 如果需要，为每种方法编辑“Min”和“Max”系数。

“Min”和“Max”系数用于表明什么数值被认为是完全匹配（通过将它们缩放到0与1之间）。

对于波谱角度制图仪(SAM)方法，到波谱库的类似（接近）由角度（弧度）来衡量，键入的最小值和最大值都用弧度表示。

对于波谱特征拟合(SFF)方法，类似度由RMS拟合误差以及键入的最小值和最大值（用RMS误差单位）衡量。

对于二进制编码方法，最小值和最大值是正确匹配的波段百分比(0-1)。

若SAM或SFF的结果小于或等于最小值，表示进行了完美的匹配，得分为1。

若SAM或SFF的结果大于或等于最大值，得分将等于0。

如果二进制编码的结果小于或等于最小值，得分将等于0，若二进制编码的结果大于或等于最大值，得分将等于1。

见“Binary Encoding”，“Spectral Angle Mapper”和“Spectral Feature Fitting”中有关方法的描述。

5 在Edit Identify Methods Weighting对话框，点击“OK” 。

Spectral Analyst 对话框
波谱分析对话框显示了类似度（近似度）测量的结果。

它有两个下拉菜单：File和Options, 允许你打开一个新的波谱库，编辑权重、最小值和最大值，输入x、y放大系数，从一幅Z剖面图中得到输入波谱。

当显示一个波谱时，波谱分析就会检查显示的要进行分析的图示范围。

你可以用鼠标左键点击对话框的任何一角，将其拖曳到需要的大小和形状。

1 出现Spectral Analyst对话框时，点击“Apply”输入一个波谱。

·如果打开了一个波谱图，则这个波谱将被自动输入到波谱分析中。

·如果不只一个波谱被图示，选择需要的波谱名。

·波谱也可直接从一个Z-剖面窗口中输入（见下面）。

ENVI将对波谱库进行重采样，以便与输入波谱的分辨率相匹配。

2 选择下列选项：
·使用一个特定的波长范围，用鼠标中键将图幅窗口缩放到需要的波长范围，在Spectral Analyst 对话框中，点击“Apply”。

·在Spectral Analyst列表中的波谱库名上，双击鼠标左键，显示一幅具有输入波谱和一个选定的波谱库的图（经过连续波谱消除的）。

·打开一个新的波谱库文件，以便于在比较中应用：
A 选择File > New Spectral Library File.
B 出现Spectral Analyst Input Spectral Library对话框时，选择用于比较的波谱库。

·编辑方法中用到的权重系数，以及最小值和最大值：
A 选择Options > Edit Method Weights.
B 出现Edit Identify Methods Weighting对话框时，根据需要编辑权重系数，以及最小值和最大值。

·键入或编辑用于缩放输入波谱，使其与波谱库具有相同空间的X 和Y 缩放系数：
A 选择Options > Edit (x,y) Scale Factors.
B 出现Edit (x,y) Scale Factors对话框时，键入需要的X和Y缩放系数。

·直接从一个Z-剖面窗口中键入波谱：
A 选择Options > Auto Input via Z-profile.
B 在图像内或缩放窗口里点击，抽取需要的Z-剖面(见“Image Spectral Plots (Z Profiles)”)。

信息将出现在Spectral Analyst 窗口中。

当你将缩放框移如主显示窗口（Main display），Spectral Analyst信息将随之发生变化。

提示
如果你显示了两幅图像，在用Spectral Analyst 第二次显示之前，必须选择Options > Clear Auto Inputs。

波谱分析的输出
波谱分析的输出是输入波谱库中的每种材料的得分排序或赋有权重的得分。

最高得分表示匹配最好，波谱相似度（近似度）的可信度高。

类似的材料也许得分相对较高，但是不相关的材料得分较低。

对成功应用波谱分析的提示
波谱分析建立在波谱匹配技术（对成功运作有具体的要求）的应用上。

下面的条目总结了控制性能有效使用所考虑的事项。

波长范围
许多材料在一个波长范围内是类似的，但是在其它范围具有很大差异。

包含诊断吸收特征的波长范围将产生最好的结果。

当显示一个波谱时，Spectral Analyst将检查图示中显示的被分析的范围。

如果需要一个亚范围，在图中用鼠标中键放大需要的波长范围（用于分析），然后点击Spectral Analyst 中的“Apply”。

特征的出现
判定材料是否有吸收特征。

如果它们有，最好用波谱特征拟合。

此外，波谱角度制图仪和二进制编码也能得到较好的结果。

库中材料的出现(与其它材料的类似)
不在参照波谱库中的材料将不被识别。

这时，类似的材料也许得分值相对较高。

多重材料（混合物）
多重材料的高分也许表明是混合物，尤其对于在波谱的不同部分有吸收特征的矿物（材料）。

Spectral Analyst功能对于判定终端单元（“纯”的终端单元波谱）效果是最好的。

得分巨大与得分分离
较高的得分预示着较大的可信度，因为满足的规则较多。

在临近得分之间存在的较大分离预示着在相似度（近似度）方面可信度较高。

例如，一种材料0.98的得分后面是另一种材料0.96的得分，这预示着未知材料与设置的规则非常相似。

然而，一种材料0.98的得分后面是另一种材料0.50的得分，这便预示着波谱更可能代表第一种材料。

多重匹配（得分相同）
许多情况下，波谱分析在规则基础上可以对不同材料显示多个相同的得分。

这预示着这种分析在用于识别时不能区别两种材料。

或者尝试不同的波长范围，或用不同权重的方法生成唯一的答案。

不匹配（0分）
有时，波谱分析对库中的材料全部显示0 分（不匹配）。

这巧妙地预示了材料不在用到的波谱库中，也不与库中的其它材料相类似。

上下文（Context）
最后，在图像设置的上下文和已知信息中检查波谱顺序。

如果已知信息暗含出识别的结果好象是假的，那么它有可能就是不正确的。

波谱分析作为一个起点
这一工具不是完全有把握的。

这意味着仅仅作为一个起点让你继续做进一步的判断。

恰当地应用，一个好的波谱库可以为识别提供极其有用的暗示。

盲目地应用，很可能产生整体错误的结果。