高光譜成像儀獲取的光譜數(shù)據(jù)怎么處理?
發(fā)布時(shí)間:2023-12-13
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高光譜成像儀?獲取的光譜數(shù)據(jù)一般比較冗沉,會(huì)導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程繁瑣,而且還會(huì)降低無(wú)損檢測(cè)模型的準(zhǔn)確性,因此就需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。目前處理的過(guò)程主要為:數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。本文對(duì)高光譜成像儀獲取的光譜數(shù)據(jù)處理方法作了介紹。
高光譜成像儀獲取的光譜數(shù)據(jù)一般比較冗沉,會(huì)導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程繁瑣,而且還會(huì)降低無(wú)損檢測(cè)模型的準(zhǔn)確性,因此就需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。目前處理的過(guò)程主要為:數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。本文對(duì)高光譜成像儀獲取的光譜數(shù)據(jù)處理方法作了介紹。
不論何種光譜成像儀,在遙感應(yīng)用過(guò)程中,都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,這包括三個(gè)主要過(guò)程:數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。對(duì)于數(shù)據(jù)采集過(guò)程主要是完成數(shù)據(jù)的采集、壓縮,并將壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程主要是完成數(shù)據(jù)的接收、數(shù)據(jù)的解壓、數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制,對(duì)于質(zhì)量控制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用研究。對(duì)于光譜圖像數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō),其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,處理方法也復(fù)雜多樣,既包含通用處理方法,也包含既定領(lǐng)域的專用處理方法。
1.數(shù)據(jù)壓縮
由光譜成像儀獲得的數(shù)據(jù)在兩維空間信息的基礎(chǔ)上,增加了一維的光譜信息,使得數(shù)據(jù)量急劇增加(可近似認(rèn)為是海量數(shù)據(jù)),給數(shù)據(jù)傳輸、處理提出了很高的要求,通常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,以緩解數(shù)傳的壓力。
到目前為止,在國(guó)內(nèi)外各種文獻(xiàn)上發(fā)表的關(guān)于光譜數(shù)據(jù)壓縮的方法有很多,每一種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)以及一定的適用性。然而,對(duì)于干涉型光譜成像儀來(lái)說(shuō),由于其獲得數(shù)據(jù)的特殊性,很多有效的壓縮方法都無(wú)法顯示其優(yōu)越性。
2.數(shù)據(jù)重建
由光譜成像儀所記錄的數(shù)據(jù)是地面目標(biāo)的反射或輻射能量的光譜輻射絕對(duì)值,與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射亮度是不一致的。光譜成像儀獲得的數(shù)據(jù)包含了因太陽(yáng)高度角、大氣、地形影響,以及儀器本身性能所引起的各種失真,因此在應(yīng)用之前,需要對(duì)儀器記錄的輻射值轉(zhuǎn)換成地物反射率,消除各種因素引起的失真。
對(duì)于常規(guī)光譜成像儀(也稱直接光譜成像儀)來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)重建主要包括兩個(gè)部分:大氣校正、輻射定標(biāo),其中,大氣校正主要是消除外部因素引起的失真,而輻射定標(biāo)主要是針對(duì)儀器本身性能引起的失真。
對(duì)于非常規(guī)光譜成像儀(間接光譜成像儀,如傅立葉變換光譜成像儀、計(jì)算層析光譜成像儀等)來(lái)說(shuō),由于其獲得的數(shù)據(jù)是對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了某種變換,因此,在數(shù)據(jù)重建之前,需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜反演。
3.數(shù)據(jù)應(yīng)用處理
由于光譜成像儀獲得的光譜圖像數(shù)據(jù)相對(duì)于常規(guī)圖像有更強(qiáng)的探測(cè)識(shí)別能力,使其在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而,由于數(shù)據(jù)的特殊性,使得數(shù)據(jù)在應(yīng)用過(guò)程中需要進(jìn)行不同的處理。其中包括兩個(gè)很重要的方面:光譜數(shù)據(jù)理解(也即是光譜解混合)以及光譜數(shù)據(jù)演繹(也即是光譜數(shù)據(jù)融合)。
(1)光譜解混合
由于光譜成像儀空間分辨率的限制,使其獲得的圖像數(shù)據(jù)中的像元很少由單一均勻的地物目標(biāo)組成,因此其光譜特征通常是幾種地物光譜特征的混合。由于混合像元的存在,使得光譜數(shù)據(jù)的識(shí)別、分類(lèi)精度難以達(dá)到應(yīng)用要求,這就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜解混合,以充分發(fā)揮其在亞像元級(jí)目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別能力。
(2)光譜數(shù)據(jù)融合
在很多遙感應(yīng)用領(lǐng)域中,迫切需要同時(shí)具有高空間分辨率與高光譜分辨率共存的圖像數(shù)據(jù),從而提高在特征提取、分類(lèi)等方面的精度,然而,要設(shè)計(jì)此類(lèi)成像系統(tǒng),仍然存在很多關(guān)鍵技術(shù)需要解決,目前唯一有效途徑就是采用光譜圖像融合技術(shù)。
通過(guò)其它圖像與光譜圖像的融合,可以獲得任何單一圖像無(wú)法獲得的結(jié)果,融合后的圖像比直接從單一圖像得到的結(jié)果更簡(jiǎn)潔、更有用途。
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