Beth yw synhwyro o bell hyperspectrol? Nodweddion technegol, cymwysiadau

August 23, 2024

Synhwyro o bell hyperspectrol yw ffin gyfredol technoleg synhwyro o bell, mae'r defnydd o lawer o fandiau tonnau electromagnetig cul iawn o'r gwrthrych o ddiddordeb i gael data perthnasol, yn cynnwys cyfoeth o wybodaeth driphlyg gofodol, radiometrig a sbectrol, y mae ei ddatblygiad yn chwyldro Wrth synhwyro o bell, ond hefyd achosodd newid sylfaenol mewn technegau prosesu data a dadansoddi gwybodaeth, fel y gellir canfod y gwreiddiol yn y synhwyro o bell band eang yn y deunydd anghanfyddadwy, mewn synhwyro o bell hyperspectrol. Felly beth yw hyperspectrol? Mae'n dechrau gyda band gweladwy'r haul.

Pam mae'r byd yn lliwgar?

P'un a yw'n dde'r awyr neu newid tymhorau, pam ydyn ni'n teimlo bod y byd mor lliwgar? Gall yr enfys sy'n clirio ar ôl diwrnod glawog ein helpu i ddatrys yr ateb. Mae golau haul mewn gwirionedd yn olau lliw cymysg, trwy wasgaru dŵr dŵr yn yr awyr wedi'i rannu'n olau monocromatig lliwgar, gan gyfansoddi'r holl liwiau y gall ein llygaid eu canfod, diffinnir y rhan hon o'r golau fel tonfeddi gweladwy'r haul.

Yn ogystal â hyn mae golau'r haul hefyd yn cynnwys golau yn y tonfeddi uwchfioled ac is -goch. Fodd bynnag, mae'r un lliw golau i'n llygaid dynol hefyd yn lliw cymhleth o olau sy'n cynnwys miloedd o fandiau, sydd ymhell y tu hwnt i derfyn llygaid dynol i wahaniaethu. Ar yr un pryd, mae gwahanol wrthrychau yn cynnwys gwahanol elfennau a'u cyfansoddion, mae strwythur y deunydd hefyd yn wahanol, sy'n arwain at donfedd y golau a adlewyrchir neu wasgaredig ar wyneb y gwrthrych hefyd yn dangos penodoldeb; Mae gwahanol wrthrychau mewn gwahanol daleithiau o wahanol donfeddi o adlewyrchiad golau neu allu gwasgaru yn wahanol, ond mae hefyd yn gwneud bod gan y gwrthrych nodweddion lliw neu sbectrol gwahanol, yn union fel yr “olion bysedd fel y wybodaeth“ olion bysedd ”, gall wahaniaethu nodweddion a chyfansoddiad atmosfferig yn ffordd wych. Mae nodweddion sbectrol unigryw o'r fath o sylweddau yn sail ar gyfer nodi a dadansoddi nodweddion gwahanol wrthrychau mewn gwyddoniaeth synhwyro o bell.

different bands of sunlight

Er mwyn caffael gwybodaeth ysgafn yn gywir mewn gwahanol fandiau tonfedd, mae synwyryddion o bell optegol lloerennau wedi mabwysiadu technoleg delweddu aml -olwg a thechnoleg delweddu hyperspectrol yn olynol, lle mae golau wedi'i adlewyrchu neu ei wasgaru o wrthrychau yn cael ei rannu'n fandiau tonfedd penodol o olau trwy ddulliau hidlwyr, Mae carchardai, rhwyllau a dyfeisiau hollti golau eraill, a thargedau yn cael eu nodi ac mae synhwyro o bell yn cael ei feintioli ar sail y wybodaeth nodwedd sbectrol a dderbynnir o'r ddaear neu o adlewyrchu neu wasgaru atmosfferig.

I ddechrau, roedd synhwyro o bell y ddaear yn defnyddio system technoleg delweddu aml-sbectrol, yn aml dim ond ychydig o sianeli, mae pob sianel yn cynnwys gwybodaeth optegol gyda thonfeddi degau o nanometrau o led, a gallant wireddu'r gallu canfod sbectrol mewn cyfarwyddiadau is-goch ac uwchfioled. Fodd bynnag, ar gyfer gwrthrychau neu wrthrychau tebyg mewn gwahanol daleithiau, mae copaon nodweddiadol eu sbectra adlewyrchiad fel arfer yn debyg, fel y dangosir yn y ffigur isod, mae copaon nodweddiadol y pedair rhywogaeth o goed ychydig yn wahanol yn unig ar 960 nanometr, ac er mwyn gwahaniaethu rhwng y categorïau o wahanol rywogaethau coed, mae angen datrysiad sbectrol o lai na deg nanometr; Er enghraifft, ar gyfer dosbarthu ac adnabod creigiau, digwyddiadau plâu a chlefydau mewn cnydau, mae'r pridd wedi'i adnewyddu ar gyfer ffermio, ac achosion o fflora neu cyanobacteria, er enghraifft, ar gyfer dosbarthu ac adnabod creigiau, plâu cnydau a phlâu cnydau a afiechydon, adnewyddu ac amaethu pridd, blodeuo dŵr neu achosion cyanobacteria, llygredd aer a phroblemau eraill, sy'n cael eu hadlewyrchu yn y sbectra yn unig mewn ychydig nanometrau o newid, mae'r dull traddodiadol o ganfod aml -olwg yn or -ymestyn, ac nid yw'r gyfradd llwyddiant adnabod yn uchel .

Gyda dechrau datblygu technoleg synhwyro o bell hyperspectrol yn y 1970au, cafodd maes synhwyro o bell optegol newidiadau chwyldroadol a ffurfiodd faes technoleg ffiniol yn raddol yn raddol. Mae technoleg synhwyro o bell hyperspectrol yn dechnoleg sy'n seiliedig ar lawer iawn o ddata delwedd band cul, sy'n cyfuno technoleg delweddu â thechnoleg sbectrol i ganfod y gofod geometrig dau ddimensiwn a gwybodaeth sbectrol un dimensiwn o'r targed, ac i gael band cul parhaus, cul Data delwedd gyda datrysiad sbectrol uchel. Mae technoleg delweddu hyperspectrol yn datblygu'n gyflym, ac mae'r rhai cyffredin yn cynnwys sbectrosgopeg gratio, sbectrosgopeg hidlo tiwniadwy acousto-optig, sbectrosgopeg prism, a gorchudd sglodion.

Beth yw nodweddion technegol synhwyro o bell hyperspectrol?

Hyperspectrol （ Camera hyperspectrol ） Mae band un sianel yn gul, mae ei ddatrysiad sbectrol mor uchel â threfn maint nanomedr (nm) (llai na 10 nm yn gyffredinol), nifer y sianeli sbectrol hyd at ddwsinau neu hyd yn oed gannoedd o fwy, i gael mwy o Adlewyrchu / gwasgaru deunydd parhaus data sbectrol parhaus, y gellir ei wireddu yn yr ystod o fand tonfedd is-goch gweladwy, bron-is-goch, is-goch a thermol a chaffael data hyperspectrol.

Yn wahanol i'r dechnoleg synhwyro o bell aml -olwg traddodiadol i wahaniaethu targedau yn seiliedig ar wahaniaethau lliw, gall technoleg synhwyro o bell hyperspectrol gyflawni samplu arwahanol mewn gofod sbectrol, a'r targedau y gellir eu gwahaniaethu yn gyffredinol yw'r rhai sydd â gwahaniaethau amlwg mewn gofod sbectrol, fel cyrff dŵr , llystyfiant, a thir noeth. Mae synhwyro o bell hyperspectrol yn dechnoleg caffael gwybodaeth amlddimensiwn sy'n cyfuno technoleg delweddu a thechnoleg sbectrol, a all gaffael gwybodaeth ofodol dau ddimensiwn y targed a'r wybodaeth sbectrol trydydd dimensiwn ar yr un pryd, a dadansoddi gwybodaeth gyfansoddiadol y deunydd trwy forffoleg trwy forffoleg Y cromliniau sbectrol i nodi'r targed yn ogystal â'r nodweddion targed, a all wahaniaethu gwahanol gategorïau o'r un math o nodweddion. Yn ôl gwahanol senarios cais, mae detholusrwydd y sbectrwm yn dod yn hyblyg ac yn arallgyfeirio, sy'n gwella'r gallu i wahaniaethu ac adnabod nodweddion, yn gwahaniaethu gwahanol gategorïau sy'n perthyn i'r un math o nodweddion i bob pwrpas, yn sylweddoli “sbectra gwahanol ar gyfer yr un math o nodwedd” a nodwedd ”a nodwedd” a “Gwahanol nodweddion ar gyfer yr un math o sbectrwm”, ac yn lleihau ffenomen dryswch gofodol sbectrol y nodweddion, megis ffenomen gwahanol rywogaethau coed. Gall leihau ffenomen dryswch gofodol sbectrol nodweddion, megis nodi gwahanol rywogaethau coed a gwahanol fwynau; Ar yr un pryd, gellir defnyddio data hyperspectrol i echdynnu paramedrau bio-gorfforol a chemegol, a dadansoddiad biocemegol cloroffyl A, lignin a seliwlos llystyfiant.

Mae datblygu technoleg synhwyro o bell hyperspectrol yn gwneud synhwyro o bell o ddadansoddiad ansoddol i drawsnewid meintiol neu led-feintiol, mae prif gymhwysiad technoleg synhwyro o bell delweddu traddodiadol yn seiliedig ar ddadansoddiad ansoddol, nid yw rhan o ganlyniadau dadansoddiad meintiol cywirdeb y canlyniadau Delfrydol, sy'n amlwg yn gysylltiedig â datrysiad sbectrol a gofodol y synhwyrydd delweddu, ymyrraeth y cefndir atmosfferig a phridd a chyfyngiadau eraill, mae'r delweddu datrysiad hyperspectrol yn synhwyro o bell yn torri yn gyntaf trwy ddatrysiad sbectrol yr un terfyn delweddu cydraniad sbectrol uchel yn delweddu o bell yn gyntaf yn torri trwy gyfyngiad datrysiad sbectrol, sydd i raddau helaeth yn atal dylanwad ffactorau annifyr eraill yn y gofod sbectrol, sy'n ddefnyddiol iawn ar gyfer gwella cywirdeb canlyniadau dadansoddiad meintiol.

Beth yw cymwysiadau hyperspectrol?

O'u cymharu â delweddau cydraniad uchel ac aml-sbectrol, mae gan ddelweddau hyperspectrol ddatrysiad sbectrol uchel a llawer o fandiau, a all gael cromliniau nodweddion sbectrol bron yn barhaus o nodweddion, a gellir dewis neu echdynnu bandiau penodol yn ôl yr angen i dynnu sylw at y nodweddion targed; Mae'r data cromlin sbectrol parhaus meintiol yn darparu amodau ar gyfer cyflwyno dosbarthiad delweddau i fodel mecanwaith sbectrol y nodweddion, sy'n cynnwys gwybodaeth radiometrig, gofodol a sbectrol cyfoethog, ac mae'n synthesis amrywiaeth o wybodaeth. Mae'n cynnwys gwybodaeth radiometrig, gofodol a sbectrol cyfoethog, ac mae'n gludwr cynhwysfawr o wybodaeth amrywiol. Defnyddir delweddau hyperspectrol yn helaeth ym meysydd mapio geomorffolegol, archwilio adnoddau, synhwyro o bell amaethyddol, synhwyro o bell amgylcheddol, monitro coedwigaeth, synhwyro o bell pridd, synhwyro o bell lliw dŵr a gwyddoniaeth atmosfferig.

1. Synhwyro o bell ar gyfer dosbarthu nodwedd

Mae'r ffigur yn dangos data hyperspectrol ardal arfordirol Dubai a gafwyd gan synwyryddion anghysbell hyperspectrol, a all gydnabod yn gywir wybodaeth prif gategorïau o nodweddion, megis cyrff dŵr, adeiladau, ffyrdd, pridd noeth, ac ati, trwy ddosbarthiad nodweddion, a gall fod Wedi'i rannu'n is -gategorïau effeithiol 3 ~ 5 ym mhob categori mawr, a gall hefyd gydnabod gwybodaeth llongau yn y môr pell.

踩踩踩 .jpg

2. Archwilio Mwyn

Gall technoleg synhwyro o bell hyperspectrol roi hwb i archwilio daearegol. Yn seiliedig ar y dadansoddiad o gromliniau sbectrol y creigiau a gafwyd, gellir gwybod y mathau o ddosbarthiad mwynau ac arwynebedd y lle. Mae'r ffigur yn dangos bod y data synhwyro o bell hyperspectrol i bob pwrpas wedi tynnu dau fath o wybodaeth fwynol o sericite a chlorit yn ardal Dulan o Qinghai, ac ar ôl trawsnewid MNF, mae'n gwella cydnabod litholeg a gwybodaeth ddaeareg tectonig.

矿石 .jpg

3. Synhwyro o bell amgylchedd dŵr

Oherwydd y tebygrwydd penodol rhwng sbectra planhigion dŵr a blodau dŵr a sbectra llystyfiant, mae'n anodd i'r data synhwyro o bell aml -olwg a ddefnyddir yn gyffredin nodi blodau dŵr a phlanhigion dŵr yn gywir, a dim ond y data synhwyro o bell hyperpectrol all ddal y Gwahaniaethau sbectrol manwl rhwng y blodau dŵr cymhleth ac amrywiol, planhigion dŵr, a'r corff dŵr, er mwyn nodi'r blodau dŵr a'r planhigion dŵr yn gywir. Mae'r ffigur yn dangos y map amgylcheddol o gorff dŵr rhanbarthol Yunnan Dianchi a gafwyd gan y synhwyrydd anghysbell hyperspectrol a gludir gan loeren, a all nodi'r deunydd organig toddedig lliw (CDOM), cloroffyl A (Chl-A), a chrynodiad solidau ataliedig (TSM) yn glir (CDOM) A (CHL-A) (CHL-A), a chrynodiad solidau ataliedig (TSM) yn y corff dŵr. Yn y cyfamser, mae paramedrau ansawdd dŵr afonydd a llynnoedd bach heblaw Dianchi hefyd yn amlwg yn hawdd eu hadnabod yn y ddelwedd.

矿石 .jpg

4. Synhwyro o bell atmosfferig

Cynhaliwyd monitro synhwyro o bell o allyriadau ffynhonnell pwynt methan yn Libya a'r Unol Daleithiau gan ddefnyddio data synhwyro o bell hyperspectrol gydag algorithmau gwrthdroad crynodiad colofn methan wedi'i optimeiddio. Mae Ffigur (a) yn dangos canlyniadau monitro gollyngiadau methan o olew Dor Marada yn ffynnon yn Libya, ac mae Ffigur (b) Monitro plu allyriadau methan clir yn y rhanbarth.