高光譜基礎知識

2021-10-04 06:33:34 字數 1892 閱讀 7025

定義(1):遙感器能分辨的最小波長間隔,是遙感器的效能指標。遙感器的波段劃分得越細,光譜的解析度就越高,遙感影像區分不同地物的能力越強。

定義(2):多光譜遙感器接收目標輻射訊號時所能分辨的最小波長間隔。

光譜解析度指成像的波段範圍,分得愈細,波段愈多,光譜解析度就愈高,現在的技術可以達到5~6nm(奈米)量級,400多個波段。細分光譜可以提高自動區分和識別目標性質和組成成分的能力。

感測器的波譜範圍,一般來說識別某種波譜的範圍窄,則相應光譜解析度高。 舉個例子:可以分辨紅外、紅橙黃綠青藍紫紫外的感測器的光譜解析度就比只能分辨紅綠藍的感測器的光譜解析度高。

一般來說,感測器的波段數越多波段寬度越窄,地面物體的資訊越容易區分和識別,針對性越強。

(1)多光譜成像——光譜解析度在 delta_lambda/lambda=0.1mm數量級,這樣的感測器在可見光和近紅外區域一般只有幾個波段。

(2)高光譜成像—— 光譜解析度在 delta_lambda/lambda=0.01mm數量級,這樣的感測器在可見光和近紅外區域有幾十到數百個波段,光譜解析度可達nm級。

(3)超光譜成像—— 光譜解析度在delta_lambda/lambda =o.001mm=1nm數量級,這樣的感測器在可見光和近紅外區域可達數千個波段。

(1)多光譜:光譜解析度在10-1λ數量級範圍內稱為多光譜(multi-spectral)。包括:可見光、紫外光、紅外光

(2)高光譜:光譜解析度在10-2λ數量級範圍內稱為高光譜(hyper-spectral)。在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和中紅外區域,以數十至數百個連續且細分的光譜波段對目標區域同時成像

(3)紅外光譜:通常將紅外光譜分為三個區域:近紅外區(0.75-2.5μm)、中紅外區(2.5-25μm)和遠紅外區(25-1000μm)。一般說來,近紅外光譜是由分子的倍頻、合頻產生的;中紅外光譜屬於分子的基頻振動光譜;遠紅外光譜則屬於分子的轉動光譜和某些基團的振動光譜。

由於絕大多數有機物和無機物的基頻吸收帶都出現在中紅外區,因此中紅外區是研究和應用最多的區域,積累的資料也最多,儀器技術最為成熟。通常所說的紅外光譜即指中紅外光譜。

4.應用場合:

(1)多光譜:多光譜影象是指包含很多帶的影象,有時只有3個帶(彩色影象就是乙個例子)但有時要多得多,甚至上百個。每個帶是一幅灰度影象,它表示根據用來產生該帶的感測器的敏感度得到的場景亮度。在這樣一幅影象中,每個畫素都與乙個由畫素在不同帶的數值串,即乙個向量相關。這個數串就被稱為畫素的光譜標記。影象處理

(2)高光譜:目前高光譜成像技術發展迅速,常見的包括光柵分光、聲光可調諧濾波分光、稜鏡分光、晶元鍍膜等。可以應用在食品安全、醫學診斷、航天領域等領域。

(3)紅外光譜:紅外光譜對樣品的適用性相當廣泛,固態、液態或氣態樣品都能應用,無機、有機、高分子化合物都可檢測。此外,紅外光譜還具有測試迅速,操作方便,重複性好,靈敏度高,試樣用量少,儀器結構簡單等特點,因此,它已成為現代結構化學和分析化學最常用和不可缺少的工具。紅外光譜在高聚物的構型、構象、力學性質的研究以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫學等領域也有廣泛的應用

5.補充知識點:

(1)可見光譜:380—780nm

(2)紫外光是電磁波譜中波長從0.01-0.40微公尺輻射的總稱,不能引起人們的視覺。電磁譜中波長0.01-0.40微公尺輻射,既可見光紫端到x射線間的輻射。具有殺菌的功能。

(3)遙感反射率是指如果假定衛星處於天頂,並且不考慮大氣的散射和吸收作用,衛星上的感測器接收到被遙感物體的反射輻亮度,與被遙感物體本身接收的太陽輻亮度的比值

(4)dn值(digital number )是遙感影像像元亮度值,記錄的地物的灰度值。無單位,是乙個整數值,值大小與感測器的輻射解析度、地物發射率、大氣透過率和散射率等有關。

(5)從dn值計算大氣頂的反射率使用定標公式,一般表示為:p(toa)=dn*gain+offset,其中,gain是增益,offset是偏移值。從大氣頂的反射率計算地面反射率的過程稱為大氣校正。

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