Hyperspectral 원격 감지 란 무엇입니까? 기술적 특성, 응용 프로그램

August 23, 2024

Hyperspectral 원격 감지는 원격 감지 기술의 현재 프론티어이며, 관련 데이터를 얻기 위해 관심있는 대상에서 많은 매우 좁은 전자기 웨이브 밴드를 사용하는 것은 풍부한 공간, 방사선 메트릭 및 스펙트럼 트리플 정보를 포함하며, 개발은 혁명입니다. 원격 감지에서는 데이터 처리 및 정보 분석 기술의 근본적인 변화를 일으켜 검출 할 수없는 재료의 브로드 밴드 원격 감지의 원본을 하이퍼 스펙트럼 원격 감지에서 감지 할 수 있습니다. 그렇다면 hyperspectral은 무엇입니까? 그것은 태양의 눈에 띄는 밴드로 시작합니다.

세상이 왜 화려합니까?

하늘의 남쪽이든 계절의 변화에 관계없이, 우리는 왜 세상이 너무 화려하다고 느끼는가? 비오는 날 이후에 청소하는 무지개는 우리가 답을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 햇빛은 실제로 혼합 된 색상의 빛입니다. 공기 중의 물방울이 흩어져있는 것은 화려한 단색 빛으로 분해되어 눈이 인식 할 수있는 모든 색상을 구성합니다. 빛 의이 부분은 태양의 눈에 띄는 파장으로 정의됩니다.

이 외에도 태양의 빛에는 자외선 및 적외선 파장에 빛이 들어 있습니다. 그러나, 우리의 인간의 눈과 같은 빛의 빛은 또한 수천 개의 밴드를 포함하는 복잡한 빛의 색상이며, 이는 인간의 눈의 한계를 훨씬 뛰어 넘습니다. 동시에, 다른 물체는 다른 원소와 그 화합물로 구성되며, 재료의 구조도 다르며, 이는 물체의 표면에서 반사되거나 산란 된 빛의 파장을 초래한다. 빛 반사 또는 산란 능력의 다른 파장의 다른 상태의 다른 객체는 다르지만, "지문"정보와 같은 지문과 마찬가지로 객체가 다른 색상 또는 스펙트럼 특성을 갖습니다. 좋은 방법. 물질의 이러한 독특한 스펙트럼 특성은 원격 감지 과학에서 다른 물체의 특성을 식별하고 분석하기위한 기초를 형성합니다.

different bands of sunlight

상이한 파장 밴드에서 빛 정보를 정확하게 획득하기 위해 위성의 광학 원격 센서는 다중 스펙트럼 이미징 기술과 하이퍼 스펙트 럴 이미징 기술을 연속적으로 채택하여 물체로부터 반사되거나 흩어져있는 광선이 필터에 의해 특정 파장 대역으로 나뉘어진다. 프리즘, 격자 및 기타 조명 분할 장치 및 대상이 식별되고 원격 감지는지면 또는 대기 반사 또는 산란으로부터 수신 된 스펙트럼 기능 정보에 기초하여 정량화된다.

처음에, 지상의 원격 감지는 다중 스펙트럼 이미징 기술 시스템을 사용했으며, 종종 몇 개의 채널 만 사용했으며, 각 채널에는 수십 나노 미터 폭이있는 광학 정보가 포함되어 있으며 적외선 및 자외선 방향에서 스펙트럼 검출 기능을 실현할 수 있습니다. 그러나 다른 상태의 유사한 물체 또는 물체의 경우, 반사 스펙트럼의 특징적인 피크는 일반적으로 유사합니다. 아래 그림과 같이, 4 종의 나무의 특성 피크는 960 나노 미터에서 약간 다릅니다. 다른 나무 종의 범주를 구별하는 것은 10 나노 미터 미만의 스펙트럼 분해능이 필요합니다. 예를 들어, 암석의 분류 및 식별, 농작물에서 해충 및 질병의 발생을 위해, 토양은 농업을 위해 개조되었으며, 예를 들어, 암석, 작물 해충 및 식별 및 식별을 위해 식물상 또는 시아 노 박테리아의 발병이되었습니다. 질병, 토양 리노베이션 및 재배, 수상 또는 시아 노 박테리아 발생, 대기 오염 및 기타 문제는 몇 가지 나노 미터의 변화에만 반영되며, 다중 스펙트럼 탐지의 전통적인 수단은 과도하게 유명하며 식별 성공률은 높지 않습니다. .

1970 년대 초 분광 원격 감지 기술이 시작되면서 광학 원격 감지 분야는 혁신적인 변화를 겪었고 점차 인기있는 프론티어 기술 분야를 형성했습니다. Hyperspectral 원격 감지 기술은 영상 기술과 스펙트럼 기술을 결합하여 2 차원 기하학적 공간과 목표의 1 차원 스펙트럼 정보를 결합한 매우 좁은 대역 이미지 데이터를 기반으로하는 기술입니다. 스펙트럼 해상도가 높은 이미지 데이터. 초 분광 이미징 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 일반적인 것들은 분광학, 음향 광학 조정 가능한 필터 분광법, 프리즘 분광법 및 칩 코팅이 포함됩니다.

Hyperspectral 원격 감지의 기술적 특성은 무엇입니까?

hyperspectral ( Hyperspectral Camera ) 단일 채널 대역은 좁고, 스펙트럼 해상도는 나노 미터 (NM) 순서 (일반적으로 10 nm 미만), 스펙트럼 채널의 수는 최대 수십 또는 수백 개 이상입니다. 연속 재료 반사 / 연속 스펙트럼 데이터의 산란, 가시적, 근적외선, 중간 충돌 및 열 적외선 파장 대역 및 초 분광 데이터 수집 범위에서 실현 될 수 있습니다.

색상 차이에 기초하여 목표를 구별하기 위해 기존의 멀티 스펙트럼 원격 감지 기술 과 구별되는 Hyperspectral 원격 감지 기술은 스펙트럼 공간에서 개별 샘플링을 달성 할 수 있으며, 구별 할 수있는 목표는 일반적으로 수역과 같은 스펙트럼 공간에서 명백한 차이를 가진 목표입니다. , 식생, 그리고 맨 그라운드. Hyperspectral 원격 감지는 이미징 기술과 스펙트럼 기술을 결합한 다차원 정보 획득 기술로, 목표와 제 3 차원 스펙트럼 정보의 2 차원 공간 정보를 동시에 획득하고의 형태를 통해 재료의 구성 정보를 분석 할 수 있습니다. 스펙트럼 곡선은 대상과 대상 기능을 식별하는 곡선으로, 동일한 종류의 기능의 다른 범주를 구별 할 수 있습니다. 다른 응용 시나리오에 따르면, 스펙트럼의 선택성은 유연하고 다각화되어 기능을 구별하고 식별하는 능력을 향상시키고 동일한 종류의 기능에 속하는 다른 범주를 효과적으로 구별하고 "동일한 종류의 기능에 대한 다른 스펙트럼"및 실현합니다. "동일한 종류의 스펙트럼에 대한 다른 특징"은 다른 나무 종의 현상과 같은 특징의 스펙트럼 공간 혼란 현상을 감소시킵니다. 그것은 다른 나무 종 및 다른 미네랄의 식별과 같은 특징의 스펙트럼 공간 혼란 현상을 감소시킬 수 있습니다. 동시에, 초 분광 데이터는 생물-물리 및 화학적 파라미터의 추출 및 식물의 엽록소 A, 리그닌 및 셀룰로오스의 생화학 적 분석에 사용될 수있다.

Hyperspectral 원격 감지 기술의 개발은 질적 분석에서 정량적 또는 반 정량적 변환에 이르기까지 원격 감지를 가능하게합니다. 기존 이미징 원격 감지 기술의 주요 적용은 질적 분석을 기반으로합니다. 결과의 정확도의 정량 분석 결과의 일부는 그렇지 않습니다. 이미징 센서의 스펙트럼 및 공간 해상도, 대기 및 토양 배경의 간섭 및 기타 한계의 간섭 및 원격 감지를 먼저 한계 높은 스펙트럼 해상도의 스펙트럼 해상도를 먼저 파괴하는 이상적입니다. 스펙트럼 분해능의 한계를 거치는데, 이는 스펙트럼 공간에서 다른 방해 요인의 영향을 크게 억제하며, 이는 정량 분석 결과의 정확도를 개선하는 데 매우 도움이됩니다.

Hyperspectral 응용 분야는 무엇입니까?

고해상도 및 다중 스펙트럼 이미지와 비교하여, 초 분광 이미지는 높은 스펙트럼 해상도 및 많은 대역을 가지며, 이는 거의 연속적인 스펙트럼 기능 곡선을 얻을 수 있으며, 특정 대역을 대상 특징을 강조해야 할 필요성에 따라 선택 또는 추출 할 수 있습니다. 양자화 된 연속 스펙트럼 곡선 데이터는 풍부한 방사선 메트릭, 공간 및 스펙트럼 정보를 포함하는 기능의 스펙트럼 메커니즘 모델에 이미지 분류를 도입하기위한 조건을 제공하며 다양한 정보의 합성입니다. 여기에는 풍부한 방사선, 공간 및 스펙트럼 정보가 포함되어 있으며 다양한 정보의 포괄적 인 캐리어입니다. Hyperspectral Images는 지 형태 학적 매핑, 자원 탐사, 농업 원격 감지, 환경 원격 감지, 임업 모니터링, 토양 원격 감지, 물 색상 원격 감지 및 대기 과학 분야에서 널리 사용됩니다.

1. 기능 분류를위한 원격 감지

이 그림은 수역, 건물, 도로, 베어 토양 등과 같은 주요 특징의 정보를 정확하게 인식 할 수있는 Hyperspectral 원격 센서로 획득 한 두바이 해안 지역의 초 분광 데이터를 보여줍니다. 각 주요 범주에서 3 ~ 5 개의 효과적인 하위 범주로 세분화되며 먼 바다의 선박 정보를 인식 할 수 있습니다.

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2. 광석 탐사

초 분광 원격 감지 기술은 지질 탐사를 향상시킬 수 있습니다. 얻은 암석의 스펙트럼 곡선의 분석에 기초하여, 미네랄 분포의 유형과 장소의 영역을 알 수 있습니다. 이 그림은 초 분광 원격 감지 데이터가 칭하이의 덜란 지역에서 세리 시트 및 염소산염의 두 종류의 미네랄 정보를 효과적으로 추출했으며, MNF 변환 후에는 리소그래피 및 지각 지질 정보의 인식을 향상시킵니다.

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3. 물 환경의 원격 감지

수상 식물과 수상 꽃의 스펙트럼과 식생 스펙트럼 사이의 특정 유사성으로 인해 일반적으로 사용되는 다중 스펙트럼 원격 감지 데이터가 수상과 수상 식물을 정확하게 식별하는 것은 어렵고 초 분광 원격 감지 데이터 만 포획 할 수 있습니다. 복잡한 수화, 수상 식물 및 수체 사이의 상세한 스펙트럼 차이를 통해 수상과 수상 식물을 정확하게 식별합니다. 이 그림은 위성-매개 하이퍼 스펙트럼 원격 센서에 의해 획득 된 Yunnan Dianchi 지역 수역의 환경 맵을 보여줍니다. 이는 유색 용해 된 유기물 (CDO), 엽록소 A (CHL-A) 및 현탁 된 고체 농도 (TSM)를 명확하게 식별 할 수 있습니다. 수역에서. 한편, Dianchi 이외의 작은 강과 호수의 수질 매개 변수도 이미지에서 명확하게 인식 할 수 있습니다.

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4. 대기 원격 감지

메탄 포인트 소스 배출량의 원격 감지 모니터링은 리비아와 미국에서 최적화 된 메탄 컬럼 농도 반전 알고리즘을 갖춘 초 분광 원격 감지 데이터를 사용하여 수행되었습니다. 그림 (a)는 리비아의 Dor Marada 오일 우물에서 메탄 누출 모니터링 결과를 보여 주며, (b)는 미국 페름기 유역의 DCP 미드 스트림 오일 우물에서 메탄 누출을 모니터링 한 결과를 보여줍니다. 이 지역에서 명확한 메탄 방출 깃털을 모니터링하십시오.

직장에서 UAV 초 분광 카메라의 비디오

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