高光譜圖像的多樣化應用和推廣介紹

2021-01-07 我是天邊飄過一朵雲

近年來高光譜圖像在軍事和工農業生產的應用越來越廣泛,下面是小編整理的高光譜圖像的應用場景。

1. 高光譜目標探測和識別在軍事領域的應用

高光譜探測和識別技術在軍事領域具有極為廣闊的應用前景。目前,基於高光譜數據的目標探測及精準識別技術已在多個國家制定了實用可靠的發展計劃。美國作為高光譜遙感大國和軍事強國,在高光譜遙感技術製備方面一直處於國際領先地位,其HMD(Hyperspectral Mine Detection,高光譜地雷探測)計劃、HRST(Hyperspectral Remote Sensing Technology,高光譜遙感技術)計劃和 Dark Horse計劃均對高光譜探測識別開展了研究。此外,以色列科學家利用CASI高光譜成像光譜儀在特拉維夫市(Tel Aviv Yafo)進行研究,通過CASI圖像選擇典型的地物作為端元數據,實施可靠的戰場詳細偵察。在軍事目標偵察、識別偽裝方面,高光譜遙感能夠依據背景與偽裝目標不同的光譜特性發現軍事裝備,通過光譜特徵曲線可反演出目標的組成成分,從而揭露與背景環境不同的目標及其偽裝。在軍事作戰環境下,對綠色偽裝材料的檢測是偽裝檢測過程中的重要環節,基於高光譜圖像開展偽裝檢測可以利用植物的紅邊效應(植被在680~720nm波段範圍反射率升高),通過檢測其位置和斜率的特徵就可以識別植被的種類和狀態;而現有綠色偽裝材料的光譜曲線大體上可以與植被相吻合,但是在高光譜細微的分辨能力下,經過偽裝的目標也無所遁形。現有研究表明,以植被的紅邊作為基本識別特徵,高光譜圖像的偽裝目標識別準確率達到了99%。

2. 高光譜分析、反演及分類在農業領域的應用

高光譜遙感技術的出現,開拓了遙感信息定量獲取的新領域,已經逐漸成為農業遙感應用中重要、前沿的技術手段之一。在農業遙感應用中,高光譜圖像主要應用在農作物長勢狀況監測、農作物脅迫情況監測、農作物產量初級估算、植被覆蓋率監測以及農產品的無損監測等方面,為精準農業及農業管理提供服務支持。目前,高光譜遙感技術在農業遙感應用中取得了極大進展,開展了豐富的相關應用導向研究。高光譜技術憑藉其在光譜解析度中的優勢為精細化農業的發展提供了技術保障,在獲取農作物信息、增加農作物產量、改善農作物品質、預防農作物災害、保護農業資源以及降低農產品投入成本等方面中發揮著重要的作用,為農業和其他相關部門的決策提供可靠的依據。今後,隨著在傳感科技不斷發展,高光譜遙感在農業方面的應用將更多地實現理論向集成業務化的轉變,基於高光譜科技傳感的農學服務體系將成為主要發展方向。

3. 高光譜在地質勘測及調查中的應用

地面區域的地質製圖以及礦產資源勘測等是高光譜技術的長期應用領域,也是將高光譜技術服務於實際應用的典型成功案例。伴隨高光譜傳感科學的發展,高光譜遙感被廣泛應用於地質、資源以及環境調查中,在礦產資源精細識別、填圖、勘測、生態恢復及評估等方面發揮了重要作用。受到複合因素影響,地面物質與周圍環境往往會產生土質的板結與疏鬆、含水量多與少以及地表紋理分布不均勻等現象,或者會包含礦物密度、微地貌和形狀特徵的差異,這些差異會影響目標物質對太陽輻射光譜的吸收特性,進而引起表層地物波譜特徵的微弱變化。礦物光譜研究表明,巖石礦物在0.4~2.5um波段之間具有一系列可診斷性光譜特徵信息,而且這些特徵的帶寬多在10~20nm之間,不同物質組分在電磁波譜上顯示的診斷性光譜特徵結合其外觀紋理可以幫助人們實現物質鑑別。

4. 高光譜在生物醫學領域的應用

高光譜成像技術在生物醫學領域也具備極大的應用潛力。在生物醫學應用領域,基於高光譜圖像的非接觸、非破壞性診斷技術是一項新興技術,且作為一種診斷和評估預後的非侵入性方法,具備廣泛的潛在可用性。在特定波長下,不同病理組織的化學組成和物理特徵有著不同的反射率、吸收度以及電磁能量,表現為特徵光譜峰的差異。通過分析這些光譜信號,可以實現組織狀態信息的定性或定量檢測,並根據高光譜圖像提供的空間分布信息,實現組織不同病態的可視化,從而診斷組織疾病狀態。在醫療領域,高光譜圖像越來越多地應用於疾病檢測、體外診斷和手術指導中,在多類型癌症診斷、心臟和循環系統病理學早期篩查與跟蹤、人喉黏膜變化監測以及視網膜病變排查等方面,也成功獲得了廣泛的應用。

相關焦點

  • 高光譜圖像的數據特性之探討
    圖像是獲取信息以及探知世界的重要媒介。近年來,傳感科技與成像技術實現了跨越式發展,促使圖像獲取在質與量上均獲得了顯著提升。在多樣化成像手段中,光譜成像技術是成像科技的重要組成部分,是人類藉助光這一能量手段探測物質特性的科學技術。
  • 高光譜遙感技術介紹及應用
    高光譜遙感是利用很多狹窄的電磁波波段產生光譜連續的圖像數據,它不像多光譜遙感中根據顏色的差異來分辨目標,而是根據譜段光譜曲線的形態來分析目標是什麼。光譜分析是人類藉助光認知世界的重要方式。如果說可見光圖像提供的是平面信息,那麼高光譜遙感圖像提供的就是空間信息,通過對光譜的分析,大大提高了圖像數據的採集能力。   2. 多光譜、高光譜的區別?
  • 多光譜與高光譜成像技術的區別
    多光譜、高光譜甚至是超光譜首先是應用於衛星的遙感,遙感技術已經成為人類獲得地球以及其他星球信息重要的手段之一。利用遙感成像系統得到的地球資源信息已成為人類開發、合理的利用、管理和監測地球資源及環境不可缺少的基本手段,在農業、地質、森林、水利、土壤、海洋、環境、大氣研究等領域發揮了巨大的作用。
  • 【期刊速遞】高光譜遙感圖像處理與信息提取直播預告
    高光譜圖像處理與信息提取技術是高光譜遙感領域的核心研究內容之一。隨著智能化信息分析和高性能硬體處理技術的發展,高光譜遙感衛星系統也將步入智能化時代。如何利用人工智慧等最新成果,發展高光譜圖像處理與信息提取的高性能實時處理技術?如何發揮高光譜遙感的優勢和特點,發展新理論和新方法?
  • 高光譜成像的傳感器和相機要求
    通過適當的組件選擇,高光譜成像技術可提供可見光範圍以外的有效圖像捕獲。高光譜成像(HSI)技術最初用於地球觀測,已擴展到各個領域,從工業分類到醫學研究,例如科學家利用該技術生成皮膚和皮下組織的資料庫。隨著圖像傳感器和照相機的改進,研究人員和開發人員正在發現越來越多的高光譜成像應用,包括食品質量控制,製藥過程控制,塑料分選和生物測量。
  • 高光譜成像光譜儀簡介及其應用概述
    高光譜成像光譜儀將成像技術和光譜技術結合在一起,在探測物體空間特徵的同時並對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續光譜覆蓋。它以高光譜解析度獲取景物或目標的高光譜圖像。在陸地、大氣、海洋等領域的研究觀測中有廣泛的應用。
  • 淺談高光譜成像技術在世界名畫賞析領域的應用
    高光譜圖像是將成像技術和光譜技術相結合的多維信息檢測技術,它能夠同時探測目標的二維幾何空間與一維光譜信息,獲取高光譜解析度的連續、窄波段的圖像數據。我們可以根據獲得的高光譜數據,分析得到具有診斷性意義的物質光譜特徵,建立代表物質特性的「指紋光譜」(每種物質都有的自己獨特的光譜特徵),接著便可以針對高光譜圖像中每個像元的光譜反射率曲線,基於光譜匹配與特徵分析,利用光譜信息直接識別目標物質。
  • 遙感高光譜數據處理與應用技術研修班舉行
    11月7日,由中國科學院人事局支持,中國科學院西安光學精密機械研究所人力資源管理處和光譜成像技術院重點實驗室聯合舉辦的遙感高光譜數據處理與應用技術研修班在西安光機所祖同樓四樓會議室舉行。西安光機所組織30餘名科研人員與國內20餘家從事空間領域研究機構的專業技術人員共50餘人參加了學習。
  • 高光譜成像技術在生物醫學方向的新應用
    什麼是高光譜成像技術高光譜成像技術(HSI)是一種結合成像和光譜的混合模式,通過在二維檢測器陣列的每個像素處收集光譜信息,產生空間和光譜信息的三維數據集。根據空間成像方式的不同,成像光譜儀主要分為擺掃式成像光譜儀、推掃式成像光譜儀和凝視式成像光譜儀。
  • 【乾貨】定量/高光譜遙感之—光譜分析技術
    因此,從應用角度上看,光譜分析就是定量遙感或高光譜遙感中的圖像信息提取技術。可分為遙感反演、地物識別和物質分類,後兩個就是波譜識別範疇。2 遙感反演    遙感反演就是根據觀測信息和模型,求解或推算描述地面實況的應用參數。可以看到遙感反演的基礎是描述遙感信號或遙感數據與地表應用之間的關係模型。
  • ...共議產業發展新方向——「近紅外光譜儀器研製與應用推廣」專題...
    作為科學儀器的重要成員之一,近紅外光譜儀器在科學研究和各行業應用中發揮了重要作用。據國外相關研究機構調研顯示,2019年全球近紅外光譜市場3.95億美元,預計2023年該市場將達4.85億美元。作為科學儀器行業的高增長地區,亞太地區,特別是中國近紅外光譜技術的推廣和普及依然是大家關注的熱點。
  • 中國首顆民用高光譜業務衛星成功發射
    這是國內首顆自主建造並成功運行的民用高光譜業務衛星。它將運行於太陽同步軌道,設計壽命為五年。高光譜業務衛星的主要特點是採用了高解析度成像光譜儀。目前,這類衛星大多為軍方發射,民用類較少,主要用於大氣、海洋和陸地探測等。
  • 細分萬物之像,記錄千譜之圖——高光譜成像感知與信息分析
    高光譜遙感具有很強的學科交叉性,其信息處理涉及地學、計算機視覺、人工智慧和高性能計算等。本期專題「高光譜成像感知與信息分析」將分享該領域的專家視角和學術觀點,以高光譜成像獲取、空譜數據融合與質量增強、光譜視覺感知到高光譜圖像分類識別為主線,基本體現本領域的重要研究方向,並考慮從低層光譜視覺到高層光譜視覺信息處理等方面。
  • 高光譜成像技術在菸草行業的應用總結
    近年來,隨著高光譜遙感技術的發展,基於高光譜原理的無損傷測試技術已經逐步在農業上得到應用,目前國內外學者已經對多種作物進行了光譜反射率及化學組分的相關性研究。高光譜預測在菸草上的應用尚處於起步階段,李向陽等採用逐步回歸方法建立了K326烤菸葉片菸鹼含量的回歸方程,認為一階導數光譜回歸模型的模擬效果較好,但要達到田間實時實地檢測,還要考慮外界環境的影響[7j。
  • 高光譜成像技術及其應用(附:IR近紅外成像技術及其應用)
    ​高光譜成像(hyperspectralimaging,HSI)集圖像信息和光譜信息於一體,能同時反映實驗對象的化學信息、物理信息及其空間分布信息,其無輻射、非損傷、非接觸、大數據、可視化等優勢特點,已日益成為生物檢測、實驗醫學等領域研究檢測的重要先進技術手段。
  • 高光譜遙感就是「火眼金睛」
    如果說肉眼光學成像能看到物質的形狀、尺寸等信息,光譜分析則能獲取物質的成分信息。  據中國科學院遙感與數字地球研究所張兵研究員介紹,高光譜遙感能在可見光到短波紅外範圍內連續光譜成像,不僅光譜探測範圍超過了肉眼的感知,還能連續記錄數百個光譜波段。因此,用肉眼甚至普通的光學遙感不能識別的地面物體,這項技術都能夠更好地分辨出其內在的物理、化學特性,甚至是物質的分子和原子結構。
  • 天宮一號高光譜成像儀成果介紹
    2011年9月29日,我國在酒泉衛星發射中心成功發射天宮一號目標飛行器,利用目標飛行器的實驗支持能力,載人航天工程空間應用系統開展了地球環境監測實驗。由上海技術物理研究所(負責承擔高光譜成像儀的短波紅外和指向反射鏡兩部分設備)和長春光機所共同研製的高光譜成像儀在實驗中獲得大量寶貴的數據,這些數據廣泛應用於國土資源、林業、農業、油氣、礦產、海洋、城市熱島、大氣環境探測、材料科學等領域的研究。天宮一號目標飛行器搭載的高光譜成像儀是目前我國空間解析度和光譜綜合指標最高的空間光譜成像儀。
  • 高光譜成像儀在礦物的螢光檢測方向的應用
    高光譜成像儀(也稱光譜相機或高光譜相機、高光譜儀),是將分光元件與面陣列相機完美結合,可同時、快速獲取光譜和影像信息;可應用於諸多領域的科學研究及工業自動化檢測。  「譜王」(OmniImager)系列採用高衍射效率的透射式光柵分光模組與高靈敏度面陣列相機、結合內置掃描成像,自動調焦及輔助攝像頭技術,解決了傳統高光譜相機需外接推掃成像機構及調焦複雜等難以操作的問題。可與標準C接口的成像鏡頭或顯微鏡直接集成,實現光譜影像(Mapping)的快速採集。
  • 光譜儀廠家/GLMY告訴你高光譜儀器發展前景
    其中一個重要的原因就是,這一技術將確定物質或地物性質的光譜與把握其空間和幾何關係的圖像革命性地結合在一起,也就是說將人們習慣的邏輯思維和形象思維方式統一在一起。這對人們認識自然是大有裨益的。高光譜遙感為何有如此的超能力?除文物檢測修復外還有哪些應用?我國在高光譜遙感領域的研發水平又如何?
  • 專家匯聚丨第三屆「珠海一號」高光譜衛星應用技術研討會圓滿成功
    本次大會匯聚了來自全國各地遙感行業內的專家教授、科研工作者和企業精英,共同探討高光譜遙感應用技術未來發展,分享高光譜遙感應用最新成果,助推國內衛星大數據產業及商業航天經濟的發展。下午14時,第三屆「珠海一號」高光譜衛星應用技術研討會在南方軟體園正式拉開帷幕。會上,歐比特總經理顏志宇為大會致辭,顏總在發言中指出,當前,全球正處於一個前所未有的變革時代。