标定 大气辐射校正
几何校正
高光谱图像的光谱分析技术
数据量过大！ 与高光谱遥感的硬件发展相比, 与高光谱遥感的硬件发展相比,高光谱数据 的处理技术显得相对滞后！ 特征选择和特征提取 光谱特征的选 择与提取 光谱特征参量化
高光谱图像分类与目标识别
分类是把相同的聚在一起把不同的分开， 分类是把相同的聚在一起把不同的分开， 识别是图像与地物类型的映射。 识别是图像与地物类型的映射。 高光谱遥感科学技术最大的优点体现在对 高光谱遥感科学技术最大的优点体现在对 地物的识别能力上。 地物的识别能力上。 目标识别中两个最重要的环节：一是目标 目标识别中两个最重要的环节：一是目标 标准光谱数据库的建立，二是高光谱图像 标准光谱数据库的建立，二是高光谱图像 的定量化处理。 的定量化处理。 混合像元问题？依靠算法，高光谱在混合 混合像元问题？依靠算法，高光谱在混合 像元分解方面有优势。 像元分解方面有优势。
摆扫型
推扫型
图像立方体
在通常显示的二维图 像的基础上添加光谱 维，就可以形成三维 的坐标空间
y
x
λ
二维的光谱曲线
为了表达 图像上某 图像上某 一像元的 一像元的 光谱特征， 引入二维 的光谱曲 线，对于 一列像元 可进一步 形成光谱 形成光谱 曲面。 曲面。
高光谱图像的预处理
成像光谱仪的标定，要建立成像光谱 仪每个探测元件输出的数字量化值与 仪每个探测元件输出的数字量化值与 它所对应像元内的实际地物的辐射亮 它所对应像元内的实际地物的辐射亮 度值之间的定量关系（实验室标定、 度值之间的定量关系（实验室标定、 机上或星上标定、场地标定）
大气监测 生态环境 医学 军事目标识别
Aபைடு நூலகம்y others
Nothing is impossible!
Some devices
Thank you！ you！
高光谱技术原理及应用
朱黎明
从嫦娥一号说起
Moon Observing
嫦娥一号的高光谱干涉成像光谱仪
高光谱技术
什么是高光谱（Hyperspectrum） 什么是高光谱（Hyperspectrum） 高光谱技术的原理（高光谱成像光谱仪、 图像处理） 高光谱技术的应用
遥感
遥远的感知 广义：在不直接接触的情 广义：在不直接接触的情 况下，对目标或各种现象 进行远距离定量探测的技 进行远距离定量探测的技 术。 狭义：在航天或航空平台 上，运用传感器（可见光、 红外、微波等）对地球观 测，接收并记录电磁波信 号，根据电磁波与地表物 号，根据电磁波与地表物 体的作用机理及 体的作用机理及对探测目 标的电磁特性进行分析， 标的电磁特性进行分析， 进而获取物体特征性质及 其变化信息的技术。
红葡萄
红苹果
李子
樱桃
桔子
梨
草莓
青葡萄
高光谱的应用
Even in medicine security weather report GIS And many other areas
Agriculture
Precision agricuture 依靠参数反演来获取作物长势、水肥亏缺状况、 营养组分含量、品质产量、病虫害
成像光谱仪分类
按成像原理：棱镜/光栅色散型、干涉型、 成像原理：棱镜/ 滤光片型、计算机层析、二元光学元件、 三维成像 按成像手段：线列探测器加光机扫描型、 成像手段：线列探测器加光机扫描型、 面阵探测器加空间扫描型、光谱扫描型、 光谱与空间交叉扫描型 按空间成像方式 ：摆扫型 、推扫型 按工作平台：航空、航天 工作平台：航空、航天
最终接收=地表反射+大气散射+地表发射
成像光谱仪示意图
成像光谱仪参数
光谱分辨率，是指探测器在波长方向上的记录宽度，被定 光谱分辨率，是指探测器在波长方向上的记录宽度，被定 义为仪器在达到50%光谱响应时的波长宽度。 义为仪器在达到50%光谱响应时的波长宽度。 空间分辨率，由仪器的角分辨力，即仪器的瞬时视场角决 空间分辨率，由仪器的角分辨力，即仪器的瞬时视场角决 定。遥感器的瞬时视场角是指遥感系统在某一瞬间，探测 单元对应的瞬时视场。决定了地面像元大小。 仪器的视场角，与系统平台高度决定了地面扫描幅宽。 仪器的视场角，与系统平台高度决定了地面扫描幅宽。 调制传递函数，决定清晰度。 调制传递函数，决定清晰度。 信噪比，信号与噪声的比。 信噪比，信号与噪声的比。 探测器的凝视时间，探测器的瞬时视场角扫过地面分辨单 探测器的凝视时间，探测器的瞬时视场角扫过地面分辨单 元的时间称为凝视时间，其大小为行扫描时间与每行像元 数的比值，凝视时间越长，进入探测器的能量越多。
标定
大气辐射校正
几何校正
高光谱图像的预处理
高光谱图像的大气辐射校正，遥感器 接收到的辐射是太阳辐射与大气、地 接收到的辐射是太阳辐射与大气、地 物复杂作用的结果（统计学模型、大 物复杂作用的结果（统计学模型、大 气辐射传输理论模型）
标定
大气辐射校正
几何校正
高光谱图像的预处理
高光谱图像的几何校正，置于各种平 台的遥感器在对地观测的过程中，受 大气环境、地球自传、地球曲率、地 表起伏、传感器工作模式、平台状况 等多种因素的影响，使获取的遥感影 像存在一定的几何畸变（基于地面控 像存在一定的几何畸变（基于地面控 制点的几何精纠正、基于平台姿态参 数的几何精纠正）
Hyperspectral image
高光谱与传统光谱比较
传统光谱 波段数 分辨率 图谱 通道是否连续 少 >100nm 分离 不连续 高光谱 非常多 一般10~20nm 一般10~20nm 个别达2.5nm 个别达2.5nm 合一 连续
高光谱与传统光谱比较
高光谱遥感示意图
高光谱的原理
物理机理 基尔霍夫定律 普朗克辐射定律 斯特藩斯特藩-玻尔兹曼定律 维恩定律 基本原理 太阳辐射与大气和地 表物质相互作用
Agriculture
不同成熟度的水稻和不同深浅的水域
Mineral exploration
蚀变带是找矿的重要依据，蚀变带在2.2微米处具 蚀变带是找矿的重要依据，蚀变带在2.2微米处具 有光谱吸收特征，其吸收光谱的半带宽在10纳米 有光谱吸收特征，其吸收光谱的半带宽在10纳米 到50纳米之间，因此，具有10纳米光谱分辨率的 50纳米之间，因此，具有10纳米光谱分辨率的 成像光谱仪就有能力直接通过遥感发现蚀变带， 以确定找矿的靶区。 同时，通过对植被光谱特征的分析也是找矿的依 据，由于矿物中金属离子对植被的侵蚀，会引起 植被的病变，使得植被近红外高反射峰就会向短 波方向移动5 20纳米，成为“红边蓝移” 波方向移动5-20纳米，成为“红边蓝移”现象。 高光谱遥感就有能力发现这种现象。
什么是高光谱
高光谱遥感是指具有高光谱分辨率的遥感 科学和技术，借助成像光谱仪，能在紫外、 可见光、近红外和中红外区域、获取许多 可见光、近红外和中红外区域、获取许多 非常窄且光谱连续的图像数据，为每个像 非常窄且光谱连续的图像数据，为每个像 元提供数十至数百个窄波段（通常波段宽 元提供数十至数百个窄波段（通常波段宽 度<10nm）光谱信息，能产生一条完整而 <10nm）光谱信息，能产生一条完整而 连续的光谱曲线。 20世纪80年代产生。 20世纪80年代产生。
太阳辐射与大气和地表物质相互作 用
太阳辐射穿过大气时，会 受到大气对其产生的散射、 折射、吸收。 散射：对遥感来说为杂散 光，应滤除。 吸收：产生大气窗口。 电磁辐射到达地表时，会 发生反射、透射和吸收三 种基本作用。 反射：得到光谱反射率曲 反射：得到光谱反射率曲 线。 吸收：改变地表温度，进 吸收：改变地表温度，进 而形成地表自身的热辐射 （地球辐射的长波部分） 探测地物的红外及微波辐 射，并与相同温度条件下 的辐射率曲线比较是遥感 识别地物的重要方法。
Mineral exploration
黄铁矿 黄钾铁矾矿 针铁矿和 黄钾铁矾
针铁矿
赤铁矿
Other usages
水质监测 水质生态状况、水温分布、叶绿 素分布、 悬浮物浓度、有色溶解 性有机物浓度等 气溶胶、臭氧、二氧化硫、二氧 化氮、风速等 生物多样性、湿地、土壤退化、 农田残留物、植物重金属污染等 诊断、中医舌诊、组织研究等 隐蔽自己，揭露敌人的伪装等