高光谱检测技术.pptx
高光谱检测方法
高光谱检测方法
高光谱检测方法是一种利用光谱技术对目标进行细致分析和探测的方法。
高光谱检测利用能够分析目标反射或辐射出的连续波长范围内的光信号来获取目标的详细光谱特征,以达到识别、分类和定量分析的目的。
这种方法通常应用于农业、地质、环境监测、医学诊断和卫星遥感等领域。
高光谱检测方法的步骤一般包括:数据获取、预处理、特征提取、数据分析和结果应用。
其中,数据获取阶段通常通过高光谱成像仪、光谱仪等设备进行光谱数据的获取。
预处理阶段主要针对原始光谱数据进行大气校正、波长校正、噪声去除等处理。
特征提取阶段是提取目标物体光谱数据的特征,如吸收峰、峰位和峰型等信息。
数据分析阶段通过统计学、机器学习、模式识别等方法对光谱数据进行分析和建模。
最后,根据分析结果进行目标的识别、分类或定量分析。
高光谱检测方法在科学研究和应用领域有着广泛的应用,它能够提供多维信息,可以更准确、更全面地分析目标的特性和状态,对于研究和监测具有重要的意义。
高光谱检测技术
高光谱检测技术
高光谱检测技术是一种利用高光谱仪器对物质进行非接触式精准分
析的技术,适用于多个领域,如制药、农业、环保等,以下是该技术
的几个重要应用领域及其优点:
一、制药领域
高光谱检测技术可用于药品成分及质量的检测,大大提高了药品生产
的质量和效率。
其优点有:
1.快速分析:仪器读取数据速度快,可在短时间内获取物质的光谱信息。
2.高精度:准确分析物质的特征光谱,识别出不同化合物及其组成比例,避免人为判断误差。
3.多样性:可以同时测量多种不同的成份。
4.非接触式:不同于其他检测手段需对物质进行破坏性采样,高光谱检测技术为无损检测,保持样品完整性。
二、农业领域
1.作物养分检测:高光谱检测技术能够检测农作物的养分含量,有助于优化肥料使用和农业种植结构的调整。
2.作物病虫害检测:高光谱技术可以精准检测病虫害对作物的伤害,早期预警及时处理,减少作物损失。
3.水质检测:可以检测水体中的化学物质、营养物质、藻类等,及时排查水质问题,保障养殖业健康发展。
三、环保领域
1.空气质量监测:高光谱检测技术能够快速准确地检测空气中的污染物,对于保护环境和人类健康具有重要意义。
2.废水处理:检测废水中的有害物质浓度,针对不合格废水进行净化处理。
3.土壤分析:高光谱检测技术能够快速测定土壤的养分含量,发现土壤污染及时处理症结,保护生态环境。
总之,高光谱检测技术在多个领域的应用可以使检测结果更准确、更
快速,提高了生产效率和精度,有助于推动各行业的科学发展。
高光谱成像ppt课件
4.仪器的视场角
line
GS = 2 . tg(FOV/2) . H
H
Ground Swath
4.仪器的视场角 因此,在仪器设计时,FOV和IFOV是必须
考虑的重要参数。
• 仪器的视场角(FOV)较大,可以获得较宽的 地面扫描幅宽。
段宽度(Bandwidth)。
一、高光谱成像的基本概念
2.光谱分辨率 下图所示,纵坐标(Y轴)为探测器的光谱
响应,它是横坐标(X轴)所代表的波长的函数。 光谱分辨率被严格定义为仪器在达到 50%光谱响 应时的波长宽度。
一、高光谱成像的基本概念
3.空间分辨率
• 空间分辨率(Spatial Resolution)
成像光谱仪的空间分辨率是由仪器的角分辨 力(Angular Resolving Power),即仪器的瞬时 视场角(Instantaneous Field of View, IFOV) 决定的。
一、高光谱成像的基本概念
4.仪器的视场角
地面扫描幅宽__仪器的视场角(Field of View,FOV)
不同波长色散位置不同 焦平面不同
高光谱技术应用:
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• 空间成像方式是指从影像二维空间形 成的角度考察成像光谱仪的工作方式。 • 光谱成像方式是指从光谱维数据形成 的角度考察成像光谱仪的工作方式。
二、成像光谱仪的空间成像方式
1.摆扫型成像光谱仪
摆扫型(Whisk broom)成像光谱仪由光机左 右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像, 其线列探测器完成每个瞬时视场像元的光谱维获 取。
高光谱遥感第三章ppt课件
Lt
DN -b a
a (增益系数),b (暗电流)
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
场地定标常用方法:
- 反射率法 - 辐亮度法 - 辐照度法
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
辐射传输方程为
dI dz
I
sI
B
sJ
是介质所有气体及粒子的吸收系数之和
是
s
介
质
所
有
气
体
及粒
子
的
散
射
系
数
之
和
B是介质热发射能量
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
(3)场地定标 辐射校正场包括 敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场;
辐射标准和设备定标实验室; 光学特性和环境参数观测实验室; 辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
• 6S模型(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)
高光谱遥感第二章ppt课件
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
我校现有设备 Headwall
- 成像光谱仪的光谱与辐射定标技术
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 成像光谱信息处理技术
海量数据非失真压缩技术 高速化处理技术 辐射量的定量化和归一性 图像特征提取及三维谱像数据的可视化
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
5 成像光谱仪的空间成像方式 高光谱遥感成像包括空间维成像和光谱维成
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
1 基本概念
光谱学 成像技术
成像 光谱学
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(1) 光谱分辨率 —指探测器在波长方向上的记录宽度,又称为
波段宽度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(2) 空间分辨率—对于成像光谱仪,其空间分辨率 是由仪器的角分辨力,即仪器的瞬时视场角 (IFOV)决定的。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 二元光学元件成像光谱技术
二元光学元件沿轴向色散,利用面阵CCD 探测器沿光轴方向对所需波段的成像范围进行 扫描,每一位置对应相应波长的成像区。
- 三维成像光谱技术
三维成像光谱仪是在光栅色散型成像光谱 仪的基础上改进而来的,其核心是一个像分割 器,将二维图像分割转换为长带状图像。
(3)仪器的视场角(FOV)—指仪器的扫描镜在空中 扫过的角度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
高光谱遥感的应用.ppt
一、高光谱遥感在地质调查中的应用
高光谱地质应用的历史 国内外高光谱地质应用技术与方法 国内外高光谱地质应用主要进展 高光谱地质应用的领域与实例 存在的主要问题
高光谱地质应用的历史
从 20 世纪 70 年代末至 80 年代初美国提出高光谱遥 感概念模型并研制成像光谱仪以来,世界各国进行高光 谱遥感的应用。
是根据波长或其他参数的变换量为自变量,求得与因变量的关系来 估计因变量。 3、光学模型方法
是基于光学辐射传输理论的模型。 4、参数成图技术
根据所选择的预测模型,通过高光谱影像对每个像元计算单参数预 测值,并将其分类后成图。
三、高光谱遥感在其他领域中的 应用
1.大气遥感 2.水文与冰雪 3.环境与灾害 4.土壤调查 5.城市环境
1.光谱微分技术
包括对反射光谱进行数学模拟和计算不同阶数 的微分(差分)值,以确定光谱弯曲点和最大最小 反射率的波长位置。
光谱微分强调曲线的变化和压缩均值影响。 一阶微分去除部分线性或接近线性的背景、噪 声光谱对目标光谱(须为非线性的)的影响。
2.光谱匹配技术
是对地物光谱和实验室测量的参考光谱进行 匹配或地物光谱与参考光谱数据库比较,求得 它们之间的相似或差异性,一达到识别的目的。 两个光谱曲线的相似性常用计算的交叉相关系 数及绘制交叉相关曲线图来确定。
油气资源及灾害探测根据高光谱所识别出的矿物共生组合的关系进行地质成因环境分析根据高光谱对矿物组成成分信息的探测来分析地质成因环境在岩体侵位以及地质构造等地质作用下热液侵入物质置换等使源于矿体的矿物质发生扩散作用这些成分的变化在矿物光谱中有着或强或弱的表现通过对这些细微的变化的探测实现对地质作用演化信息的探测
80 年代以来,高光谱遥感被广泛地应用于地质、矿产 资源及相关环境的调查中。
《高光谱检测技术》PPT课件
使透射光强减弱的原因:光的吸收与光的散射
I
I e l
I0I0el
其中,α:吸收系数
β:散射系数
精选课件ppt
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3. 近红外光与固体样品的作用
精选课件ppt
7
食品物料的光学
特性主要包括光反射率 、光透过率、光吸收率 、光密度、光发射现象
等,如图。
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8
小麦中各成分的光谱
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• 各种多元校正技术有多元线性回归法(mu ltiple linear regression, MLR )
• 主成分回归法( principa l component regression, PCR )
• 偏最小二乘法( partia l least square, PLS)
• 人工神经网( art ific ia lneura l ne tw ork, ANN )
精选课件ppt
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反射光谱分析时,检测器与光源置于待测样品的同一侧,检测 器检测到的分析光是光源发出的作用光投射到物体后,以各种 方式反射回来的光。物体对光的反射分为规则反射光(镜面反 射)与漫反射。规则反射光指在物体表面按入射角等于反射角 的反射定律发生的反射。漫反射是光投向漫反射体(颗粒或粉
末)后,在物体表面或内部发生的方向不定的反射。
第四章 高光谱图像检测技术
第一节 近红外光谱检测技术 第二节 高光谱图像检测技术
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1
第一节 近红外光谱检测技术
一、基本概念 二 近红外光谱分析原理 三、 近红外光谱的常见分析方法 四、近红外光谱定量分析的流程与步骤
五、近红外光谱分析技术的优缺点
六、近红外光谱技术在食品检测中的应用
高光谱遥感理论基础.pptx
地物反射率:主要在可见光、近红外波段反射太阳的辐射, 反射率等于物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比
E
E
反射波谱特性曲线:是某物体的反射率(或反射辐射能)随 波长变化的规律,以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得的 曲线即称为该物体的反射波谱特性曲线。
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1.岩矿
高光谱遥感最早是人们研究岩石和矿物的光谱特性时提 出来的,因此,地质是高光谱遥感应用中最广泛的领域 之一。
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2)分子振动产生光谱特征 晶体结构不同,受到外来能量的时候,发生振动 而产生的光谱特性并不一致。
3)除此之外,还受到温度和矿物粒度的影响,温度升高,向短 波方向移动。
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岩石
野外的岩石光谱是矿物光谱的混合而成,可 见光和红外只有几厘米的穿透率,因此,分析岩石 表面情况很重要: (1)风化,水化物的影响 (2)岩石表面结构:颗粒减小,反射率增大 (3)岩石表面颜色:铁,碳的影响 (4)大气环境
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• 野外光谱测量的光源主要来自三个方面:太阳直射,太阳散射和周围物体的散射光源。
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光谱地面测量
以美国ASD公司生产的野外光谱分析仪 FieldSpec Pro为例,它是一种测量可见光到近 红外波段地物波谱的有效工具。它能快速扫描地 物,光纤探头能在毫秒内得到地物单一光谱。 可以测量:相对反射率,辐射照度与辐射亮度。
镜面反射(…) 清 ➢反地澈射水物近体在似可不漫达同反10波0射m段,的的深但反度各。射个率方是向不反同射的的。能量大小不同。 主 ➢地反要表集射物吸中率体收在是太的长阳可波反辐以,射射即测满后6定足μ具m的有反以。约射上3定0的0热律K红的,外温入区度射段,角。从而等形于成反自射身角的热。辐只射有,在其反峰值射波波长射为出9.6的6 μ方m向, ➢才时荧反能很光射探暗,率测,物也体到就被与电是单地磁这一物波个波的,原长表辐水因射面面造照颜是成射色近的而、似。发粗射的出糙镜另度面外和反一湿射种度波,长等在辐有遥射关感的。图现象像。上比水如面硫有化物时,很亮,有 ➢地物的反射光谱曲线:反射率随波长变化的曲线。
高光谱影像特征选择与提取 完整ppt课件
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式中:X={X1,X2,……,XN}为光谱向量,N为波段 数,λ={λ1, λ2,……,λN}为波长集合。
以此类推,可以计算出任意阶导数光谱。通过导数 光谱运算可以发现待定地物某阶导数具有明显区别 于其它地物的特征,从而用于地物识别。
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植被指数与导数光谱实质是在光谱空间上进行特定 运算以形成新的特征,按照这一思路,可以设计其 它光谱运算特征,如波段求和、取均值以及其它更 复杂的运算获取的特征。
B距离等方法。
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离散度
式中,Ui、Uj分别表示i、j类的亮度均值矢量, 分别为i、j类的协方差矩阵,tr[A]表示矩阵A对角 线元素之和。
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B距离
式中符号的意义同于“离散度”公式中的定义。
对于任何一给定的地物类别,只要算出这两个不同 类别在所有可能的波段组合中的标准距离、离散度 或B距离,并去最大者,便是区分这两个类别的最 佳波段组合,即最优子集。
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其中S[i]为第i波段编码Xi为该波段原始属性值, T为阀值。通常阀值选整个光谱向量的平均值,也 可以取向量中值或根据光谱曲线进行人工阀值选择。
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[
二值编码采用单阀值进行处理,划分取决范围较大,
表达进度较低。一种改进算法是多值编码。四值编码基
本方法是:首先对整个像元光谱向量取平均值,得到阀
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熵及联合熵
根据香农信息论原理,一幅8bit表示的图像X的熵 为:
式中:X为输入图像,Pi为图像像素灰度值为i的概 率。
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同理,两个波段联合熵为: n个波段图像的联合熵为:
《ENVI高光谱分析》课件
光谱分辨率高:能够获取 更精细的光谱信息
信息量大:能够获取更多 的地物信息
应用广泛:适用于多种地 物类型的识别和分类
技术难度大:需要专业的 数据处理和分析技术
农业:监测作物生长状况,评估土壤肥力 环境监测:监测大气污染、水质污染、土地利用变化 地质勘探:寻找矿产资源,评估地质灾害风险 城市规划:评估城市环境质量,规划城市发展 军事侦察:监测军事设施,评估军事活动影响 医疗健康:监测人体生理状况,评估疾病风险
目的:提高图像质量,去除噪 声和干扰
方法:使用图像融合算法,如 PCA、ICA等
步骤:选择合适的融合算法, 进行图像融合和裁剪
注意事项:保持图像的完整性 和清晰度,避免过度裁剪和融 合
噪声去除方法:滤波、平滑、降噪算法等 图像增强方法:对比度增强、亮度增强、色彩增强等 预处理步骤:数据读取、数据清洗、数据转换等 预处理工具:ENVI、Matlab、Python等
网络等
训练样本选取: 选择具有代表 性的样本作为 训练集,确保 样本多样性和
代表性
样本预处理: 对训练样本进 行归一化、标 准化等预处理, 以提高分类效
果
模型训练:使 用训练样本训 练分类器,调 整参数以优化
分类效果
模型评估:使 用测试样本评 估分类器的性 能,如准确率、 召回率、F1值
等
模型优化:根 据评估结果对 分类器进行优 化,以提高分
数据检查:检查数据是否完整、正 确,如有问题进行修复
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
格式转换:将数据转换为ENVI支 持的格式,如.hdr、.img等
数据预处理:对数据进行平滑、滤 波、去噪等操作,提高数据质量
辐射定标:将传感器接收到的辐射信号转换为物理量 大气校正:消除大气对辐射信号的影响 辐射定标方法:绝对定标、相对定标、光谱定标等 大气校正方法:暗像元法、辐射传输模型法等 辐射定标与大气校正的重要性:提高高光谱数据的准确性和可靠性
《高光谱检测技术》课件
根据分类和识别的需要,选择出对目 标敏感的特征,去除冗余和无关的特 征。
分类与识别技术
01
监督分类
利用已知样本的训练集进行分类 器的训练,对未知样本进行分类 。
02
03
无监督分类
目标识别
根据像素间的相似性进行聚类分 析,将未知样本划分为若干个类 别。
利用提取的特征和分类器对高光 谱图像中的目标进行识别和定位 。
高光谱检测技术的展望
技术创新与突破
随着科技的不断进步,未来高 光谱检测技术有望在硬件设备 、数据处理算法等方面取得突 破,提高检测精度和效率。
应用领域拓展
目前高光谱检测技术主要应用 于农业、环境监测等领域,未 来有望拓展至医疗、安全等领 域,为更多行业提供技术支持 。
标准化和规范化发展
未来高光谱检测技术将逐步建 立统一的标准化和规范化体系 ,提高数据可比性和可重复性 ,促进技术交流和应用。
数据处理难度
高光谱数据具有高维度、高噪声、高冗余等特点,导致数据处理难度 较大,需要高效的数据处理算法和强大的计算能力。
成本高昂
高光谱检测设备成本较高,普及难度较大,目前主要应用于科研和高 端领域。
标准化和规范化不足
目前高光谱检测技术缺乏统一的标准化和规范化,不同设备间数据可 比性和可重复性有待提高。
情报收集
高光谱技术可以获取地 面目标的详细信息,如 车辆型号、建筑材料等 ,为军事行动提供情报 支持。
战场监测
高光谱技术可以对战场 环境进行实时监测,包 括空气质量、有毒气体 等指标,保障部队的安 全行动。
05
高光谱检测技术的挑战 与展望
高光谱检测技术的挑战
技术复杂性
高光谱检测技术涉及多个学科领域,如光学、光谱学、计算机科学等 ,技术复杂性较高,需要专业人员操作和维护。