高光谱成像光谱扫描成像光谱仪66页PPT
高光谱成像ppt课件
4.仪器的视场角
line
GS = 2 . tg(FOV/2) . H
H
Ground Swath
4.仪器的视场角 因此，在仪器设计时，FOV和IFOV是必须
考虑的重要参数。
• 仪器的视场角(FOV)较大，可以获得较宽的 地面扫描幅宽。
段宽度（Bandwidth）。
一、高光谱成像的基本概念
2.光谱分辨率 下图所示，纵坐标（Y轴）为探测器的光谱
响应，它是横坐标（X轴）所代表的波长的函数。 光谱分辨率被严格定义为仪器在达到 50%光谱响 应时的波长宽度。
一、高光谱成像的基本概念
3.空间分辨率
• 空间分辨率(Spatial Resolution)
成像光谱仪的空间分辨率是由仪器的角分辨 力（Angular Resolving Power）,即仪器的瞬时 视场角（Instantaneous Field of View, IFOV） 决定的。
一、高光谱成像的基本概念
4.仪器的视场角
地面扫描幅宽__仪器的视场角（Field of View，FOV）
不同波长色散位置不同 焦平面不同
高光谱技术应用：
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• 空间成像方式是指从影像二维空间形 成的角度考察成像光谱仪的工作方式。 • 光谱成像方式是指从光谱维数据形成 的角度考察成像光谱仪的工作方式。
二、成像光谱仪的空间成像方式
1.摆扫型成像光谱仪
摆扫型(Whisk broom)成像光谱仪由光机左 右摆扫和飞行平台向前运动完成二维空间成像， 其线列探测器完成每个瞬时视场像元的光谱维获 取。
高光谱遥感第三章ppt课件
Lt
DN -b a
a (增益系数)，b (暗电流)
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
场地定标常用方法：
- 反射率法 - 辐亮度法 - 辐照度法
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
辐射传输方程为
dI dz
I
sI
B
sJ
是介质所有气体及粒子的吸收系数之和
是
s
介
质
所
有
气
体
及粒
子
的
散
射
系
数
之
和
B是介质热发射能量
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
（3）场地定标 辐射校正场包括 敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场；
辐射标准和设备定标实验室； 光学特性和环境参数观测实验室； 辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室
第三章
高光谱遥感图像
辐射与几何校正
• 6S模型（Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum）
红外高光谱成像原理及数据处理
红外高光谱成像原理及数据处理
红外高光谱成像是一种结合了光谱技术和成像技术的
高级遥感方法，其原理主要基于不同物质在特定波长范围内的红外辐射特性。
具体过程如下：
1. 红外辐射与物质相互作用：
物质吸收、发射和散射红外光时，会根据其分子结构和化学成分呈现出特征性的光谱响应。
这种光谱响应可以在红外波段内形成独特的“指纹”信息，从而反映物质的类型和状态。
2. 高光谱成像采集：
红外高光谱成像系统通过分光元件将接收到的红外辐
射分解为多个窄波段，并在每个波段上获取一幅图像。
由此获得的数据集包含了目标区域每个像素点的光谱
数据，形成了所谓的高光谱立方体（Hyperspectral Cube），即三维数据集（两个空间维度加一个光谱维度）。
3. 数据处理与分析：
原始数据通常需要经过一系列预处理步骤，如噪声去除、
大气校正、几何校正等，以提高数据质量和适用性。
利用各种光谱分析技术（如连续窗函数分析、主成分分析、匹配滤波器、混合像元分解等）提取和识别出图像中各部分的光谱特征，进而对地物进行分类和识别。
在环境监测、地质矿物勘探、农业资源调查等领域，可通过高光谱数据解析植被生长状况、土壤成分、环境污染程度等信息。
总之，红外高光谱成像通过记录并分析地物在众多连续且精细的红外波段上的反射或发射特性，实现对地表物质的精确探测和定量分析。
高光谱遥感第二章ppt课件
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
我校现有设备 Headwall
- 成像光谱仪的光谱与辐射定标技术
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 成像光谱信息处理技术
海量数据非失真压缩技术 高速化处理技术 辐射量的定量化和归一性 图像特征提取及三维谱像数据的可视化
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
5 成像光谱仪的空间成像方式 高光谱遥感成像包括空间维成像和光谱维成
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
1 基本概念
光谱学 成像技术
成像 光谱学
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(1) 光谱分辨率 —指探测器在波长方向上的记录宽度，又称为
波段宽度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(2) 空间分辨率—对于成像光谱仪，其空间分辨率 是由仪器的角分辨力，即仪器的瞬时视场角 （IFOV）决定的。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 二元光学元件成像光谱技术
二元光学元件沿轴向色散，利用面阵CCD 探测器沿光轴方向对所需波段的成像范围进行 扫描，每一位置对应相应波长的成像区。
- 三维成像光谱技术
三维成像光谱仪是在光栅色散型成像光谱 仪的基础上改进而来的，其核心是一个像分割 器，将二维图像分割转换为长带状图像。
(3）仪器的视场角（FOV）—指仪器的扫描镜在空中 扫过的角度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
高光谱成像
高光谱成像高光谱成像是一种新兴的技术，可以在仪器的视场范围内同时快速测量和分析多个物体的光谱构成。
这些成像系统用在多个工业和商业领域，比如高速在线检测和严密的质量控制工序。
一般说来，在加工应用中捕捉精确的光谱信息，面临着机器视觉系统简单或单点光谱（single-point）测量的问题。
这些仪器系统的成本很高，且它们只可以在整个产品中进行小范围采样，导致了采样率较低。
然而高光谱成像不同，可以进行大批量检查。
并且可以侦查出任何产品的化学组成或光谱信号，只要在它的视场范围内。
并且在图像中，可以根据已经建立起来的谱库，用不同颜色标识出存在或者不存在的材料。
多光谱是指包含可见光和不可见光的光谱，多光谱成像属于广谱成像，是用仪器记录多种光谱成像，根据仪器和需求不同，记录的光谱范围也不同；把同一地区多光谱影像，配以红、绿、蓝滤光片重叠投影而形成的图像。
可见光成像：红、绿、蓝色差成像。
不可见光成像：热（释）红外成像。
传统的成像设备诸如数码相机、扫描仪采用RGB传感器进行彩色图像的采集。
通过这种方式得到物体光谱反射率的方法存在同色异谱问题,但在多光谱成像系统中却不存在这样的问题。
多光谱成像系统的特点是有一个由多个光学带通滤光片组成的滤片轮组成的光学通道，通过采集每个通道中的光谱图像来恢复物体本身的反射率进而得到物体的颜色图像。
相较于RGB彩色图像使用的三个光谱通道，多光谱图像中包含了更多的光谱信息，使图像的反射率重建更加准确。
天津菲林斯光电一．技术历史背景在现代科研过程中, 多数情况下必须对空间不均匀样品的分布特性加以分析和确认，使用传统的光谱仪仅仅能够以聚焦的镜头扫描样品或者获得整个样品的平均特性，这种光谱和空间信息不可兼得的局限性促使高光谱成像技术（Hyperspectral Imaging）应用而生。
早在20世纪60年代（1960s）人造地球卫星围绕地球获取地球的图片资料时，成像就成为研究地球的有利工具。
在传统的成像技术中，人们就知道黑白图像的灰度级别代表了光学特性的差异因而可用于辨别不同的材料，在此基础上，成像技术有了更高的发展，对地球成像时，选择一些颜色的滤波片成像对于提高对特殊农作物、研究大气、海洋、土壤等的辨别能力大有裨益。
仪器分析师进修课件-光谱分析法ppt(共101张PPT)
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光谱法可分为原子光谱法和分子光谱
法。
原子光谱法是由原子外层或内层电子
能级的变化产生的，它的表现形式为线光
谱。 属于这类分析方法的有原子发射光
谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS）， 原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光 谱法（XFS）等。
氙灯也可用作可见光源，当电流通 过氙灯时可以产生强辐射，它发射的连 续光谱分布在250 - 700nm。
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（3）红外光源
常用的红外光源是一种用电加热到温 度在1500-2000K之间的惰性固体，
光强最大的区域在6000- 5000cm-1。常 用的有奈斯特灯、硅碳棒。
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2. 线光源
（1）金属蒸气灯
Raman光谱法。
1. 连续光源 连续光源是指在很大的波长范围内能
发射强度平稳的具有连续光谱的光源。
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（1）紫外光源
紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。 它 们在低压（103Pa）下以电激发的方式产生 的连续光谱范围为160 -375 nm。
高压氢灯以2000 - 6000V的高压使两个铝电 极之间发生放电。
原子受高能辐射激发，其内层电子能级
跃迁，即发射出特征X射线，称为X射线荧光。 用X射线管发生的一次X射线来激发X射线荧光
是最常用的方法。测量X射线的能量（或波长） 可以进行定性分析，测量其强度可以进行定量 分析。
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❖3. 原子发射光谱分析法 用火焰、电弧、等离子炬等作为激
发源，使气态原子或离子的外层电子
在透明封套内含有低压气体元素，常 见的是汞灯和钠蒸气灯。
高光谱成像光谱扫描成像光谱仪
3.1 遥感平台
3、航天遥感平台
卫星轨道参数
1、赤道坐标系
赤道坐标系是取赤道面 为基准面，以地球自转 轴、以及从地心指向春 分点的直线为坐标轴所 构成的坐标系。虽然由 于地轴的进动，该坐标 系相对于恒星其位置是 变动的，但是，对于轨 道寿命有限的卫星运动 来说，影响很小。
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3.1 遥感平台
地球静止轨道（geostationary satellite orbit） 能够长时间观测特定地区，卫星高度高，能将大范围的区域 同时收入视野，应用于气象和通讯领域
太阳同步轨道（ sun-synchronous satellite orbit ）：
卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的近 圆形轨道。
2
3.1 遥感平台 3、航天遥感平台
按航天遥感平台的服务内容，可分为 1）气象卫星系列 2）陆地卫星系列 3）海洋卫星系列
课本知识自学
3
3.1 遥感平台 3、航天遥感平台
航天遥感特点：
观察范围大，发现宏观、整体的特征； 效率高于航空遥感； 获取同样数量的数据时，费用较低； 适于动态监测； 分辨率一般低于航空遥感，但已大大改善
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开普勒定律（
Major axis
Minor axis
9
3.1 遥感平台 3、航天遥感平台
开普勒第三定律
行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。
卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成 正比。 T2/（R+H）3=C T：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数
当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星；
当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。
高光谱成像系统组成和成像原理
高光谱成像系统组成和成像原理
高光谱成像系统是一种能够获取物体高分辨率光谱信息的成像技术。
它由多个组件构成，并且基于特定的成像原理工作。
高光谱成像系统的组成一般包括以下部分：
1. 光源：提供照明物体的光线，通常使用可见光或近红外光。
2. 分光器：将入射光分解成不同波长的光，并将其投射到物体上。
3. 成像传感器：用于捕捉物体反射或透射的光信号，并将其转换为数字信号。
4. 计算机：用于处理和分析获取到的高光谱数据。
5. 软件：对数据进行处理、分析和可视化的工具。
高光谱成像的原理是通过对物体在不同波长下的反射或透射光谱进行测量，从而获得物体的光谱特征信息。
系统中的分光器将光源发出的光分解成一系列狭窄的波长带，每个波长带对应一个特定的光谱通道。
这些光谱通道同时照射到物体上，物体对不同波长光的反射或透射程度不同，从而形成了物体的高光谱图像。
高光谱图像包含了丰富的光谱信息，通过对这些信息的分析，可以获得物体的化学成分、物理结构和特征等信息。
高光谱成像技术在农业、环境监测、地质勘探、医疗诊断等领域有广泛的应用。
需要注意的是，实际的高光谱成像系统可能会根据具体应用和需求而有所差异，但以上描述提供了一般的组成和原理。