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多光谱相机数据的检测及处理技术
发表时间:2018-05-11 14:14:41点击:3152
来源:北京博普特科技有限公司
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光谱影像数据作为一个三维的数据立方体,在提供物体空间维的纹理和位置的同时,又提供了物体的光谱特证信息,因此在对物体识别能力上有着其他探测影像所不能比拟的优势,特别是应用在军事、航空航天邻域的物质分类及伪装探测上。而随着多光谱相机在各个领域上的应用,其宽覆盖、分辨率、和实时传输等方面都有了进一步的发展需求。然而高空间分辨率、高光谱分辨率及宽覆盖造成了影像数据量巨大,影像很难实时传输;虽然影像压缩可以解决这一问题,但压缩往往会导致数据损失,尤其对于光谱影像,较会降低其数据质量。因此要在有限的数据链路带宽下传输较多有用的信息,需要在不进行压缩损伤的前提下对原始影像数据进行提炼,进而有了光谱数据的硬件在线时处理技术,该技术可以在飞行器平台上对光谱数据进行在线处理,从而可以实现数据链路实时传输应用。
多光谱相机的检测技术
光谱图像中识别物体目标的过程其实是识别光谱特征的过程,而确定未知光谱与已知光谱之间相似率的过程则为光谱识别,因此被探测目标的光谱需要具备与其他背景光谱不同的特征,并且必须保证这种特征能被正确有效的记录在光谱影像中,后者可以通过提多光谱相机的数据质量来实现,光谱识别方法在实际应用中可以分为两大类:目标光谱特性已知,比对进行目标匹配探测,目标光谱特性未知,自动检测异常目标。按照空间分辨率的不同可分为:完整像元目标识别和混合像元分解目标识别。
光谱混合像元分解技术
光谱相机以像元为单位获取地面目标所发射的能量,由于目标构成的复杂性,像元对应的物体类型也可能是一种,也可能是多种,这样就出现一个像元中的能量可能只是一种物质,也可能是多种物质,所以光谱特征可能是一种也可能不同光谱特征的混合。光谱特征混合分为两种,一种是线性模型,他在各种应用中效果都很好。一种是非线性混合,它可以转化成线性混合。
光谱特证匹配技术
基于物体辐射和反射光谱曲线的光谱特征匹配分类识别,用匹配算法参考光谱数据来识别影像中地面覆盖类型,既可以采用全部谱段进行匹配,也可以利用部分感兴趣的谱段进行匹配,即为光谱特征匹配,常见的匹配算法有:
编码匹配:包括分段二值编码匹配、单阈值编码匹配和多阈值编码匹配。二值编码匹配算法较为简单,对光谱数据的分析处理有较高的效率,缺点是需要处理的编码过程,常用于粗略的分类和识别。
基于整波形特征的光谱匹配算法:该算法是将目标光谱整个波形曲线与光谱库进行匹配,算法过程简单,有效,缺点是匹配光谱影像必须有很高的信噪比,否则会影响匹配结果,在实际应用中往往很难达到要求。
基于光谱间较小距离的匹配算法:该算法首先计算未知光谱和参考光谱的距离,然后利用较小二乘进行分类,该方法的缺点是对噪声敏感,需要在匹配前对光谱数据做噪声处理。
光谱角度填图法:将光谱作为光谱空间的多维矢量,该方法计算两光谱向量的广义夹角,夹角越小,光谱的相似度越高,反之亦然,选择相似性阈值来区分未知像元的光谱种类,这种算法的优点是,光谱向量的夹角与各自的模值无光,不引入图像的增益系数,通过光谱形状的相似性来进行光谱匹配,抗干扰性能好。