Концепция гиперспектральной съемки
Наука о гиперспектральном дистанционном зондировании основана на взятии части электромагнитного спектра и разбиении его на множество диапазонов для теоретического анализа и вычислений. Комбинация всех длин волн в данной пространственной области создает полные спектральные сигнатуры для каждого конкретного материала в сцене. Основываясь на спектральной сигнатуре, полученной с помощью гиперспектральных изображений, можно более точно обнаруживать и идентифицировать объекты по сравнению с использованием информации только о трех диапазонах, предоставляемой RGB-камерой.
Использование различных методов классификации гиперспектральных изображений способствует различным отраслям применения, таким как:

●картография/мониторинг типов сельскохозяйственных культур;
●исследования землепользования;
●картирование лесного хозяйства;
●идентификация видов;
●исследование геологической структуры; определение границ наводнений;
●определение влажности почвы;
●картирование морского льда;
●картирование биомассы;
●идентификация особенностей океана;
●обнаружение утечек/разливов нефти и т.д.
Представление гиперспектральных данных
Значения, измеренные датчиком гиперспектрального изображения, сохраняются в файле двоичных данных с использованием форматов кодирования с последовательным чередованием полос (BSQ), с чередованием полос по пикселям (BIP) или с чередованием полос по строкам (BIL). Файл данных связан с файлом заголовка, который содержит вспомогательную информацию (метаданные), такую как параметры датчика, настройки сбора данных, пространственные размеры, спектральные длины волн и форматы кодирования, которые требуются для правильного представления значений в файле данных.

Для обработки гиперспектральных изображений значения, считанные из файла данных, упорядочиваются в трехмерный (3-D) массив формы M-by-N-by-C, где M и N - пространственные размеры полученных данных, C - спектральный размер, определяющий количество спектральных длин волн, используемых во время сбора данных. Таким образом, вы можете рассматривать трехмерный массив как набор двумерных (2-D) монохроматических изображений, снятых на различных длинах волн. Этот набор известен как гиперспектральный куб данных или куб данных.
Функция гиперкуба создает куб данных, считывая файл данных и информацию метаданных в связанном файле заголовка. Функция гиперкуба создает объект и сохраняет куб данных, спектральные длины волн и метаданные в своих свойствах. Вы можете использовать объект в качестве входных данных для всех других функций
Обработка данных гиперспектральной съёмки
Обработка гиперспектральных изображений включает представление, анализ и интерпретацию информации, содержащейся в гиперспектральных изображениях. При предварительной обработке данные гиперспектрального дистанционного зондирования должны быть откалиброваны на предмет систематических дефектов оборудования и атмосферных воздействий, чтобы получить достоверную информацию.
Разработаны многочисленные подходы, реализующие анализ тонкой структуры спектров пикселей изображений и их классификацию на основе сравнения с эталонными спектральными кривыми.

Другой класс алгоритмов, наряду с этим, включает субпиксельный анализ с целью определения доли различных материалов в каждом участке земной поверхности, соответствующем элементу разрешения, путём линейного спектрального разделения.

Для повышения эффективности средств обработки данных предложены алгоритмы, основанные на выборе небольшого количества наиболее информативных каналов с последующим применением процедур классификации, разработанных для анализа мультиспектральных данных. Однако все перечисленные выше методы рассматривают обрабатываемые данные не как изображения, а как некоторые независимые спектральные измерения.
Предварительная обработка
Датчики гиперспектрального изображения обычно имеют высокое спектральное разрешение и низкое пространственное разрешение. Пространственные и спектральные характеристики полученных гиперспектральных данных характеризуются его пикселями. Каждый пиксель представляет собой вектор значений, которые определяют интенсивности в определенном месте (x, y) в z различных диапазонах. Вектор известен как спектр пикселей, и он определяет спектральную сигнатуру пикселя, расположенного в (x, y). Пиксельные спектры являются важными характеристиками при анализе гиперспектральных данных. Но эти пиксельные спектры искажаются из-за таких факторов, как шум сенсора, атмосферные эффекты и низкое разрешение.
Чтобы улучшить пространственное разрешение гиперспектральных данных используются методы объединения изображений. Подход слияния объединяет информацию из гиперспектральных данных низкого разрешения с мультиспектральными данными высокого разрешения или панхроматическим изображением той же сцены. Этот подход также известен как повышение резкости или панорамирование при анализе гиперспектральных изображений. Панорамирование конкретно относится к слиянию гиперспектральных и панхроматических данных.

Чтобы компенсировать атмосферные эффекты, вы должны сначала откалибровать значения пикселей, которые являются цифровыми числами (DN). Вы должны предварительно обработать данные путем калибровки DN с использованием методов радиометрической и атмосферной коррекции. Этот процесс улучшает интерпретацию спектров пикселей и обеспечивает лучшие результаты при анализе нескольких наборов данных, как в задаче классификации. Для получения информации о радиометрической калибровке и методах атмосферной коррекции.

Другой шаг предварительной обработки, который важен во всех приложениях для получения гиперспектральных изображений, - это уменьшение размерности. Большое количество полос в гиперспектральных данных увеличивает вычислительную сложность обработки куба данных. Смежный характер изображений полос приводит к избыточной информации по полосам. Соседние полосы на гиперспектральном изображении имеют высокую корреляцию, что приводит к спектральной избыточности. Вы можете удалить лишние полосы, декоррелировав изображения полос. Популярные подходы к уменьшению спектральной размерности куба данных включают выбор диапазона и ортогональные преобразования.

Подход с выбором полосы использует проекции ортогонального пространства для поиска спектрально различных и наиболее информативных полос в кубе данных.

Ортогональные преобразования, такие как анализ главных компонентов (PCA) и максимальная доля шума (MNF), декоррелируют информацию о полосах и находят полосы основных компонентов.

PCA преобразует данные в пространство более низкой размерности и находит векторы главных компонентов с их направлениями вдоль максимальных отклонений входных полос. Основные компоненты расположены в порядке убывания суммы объясненной общей дисперсии.

MNF вычисляет основные компоненты, которые максимизируют отношение сигнал-шум, а не дисперсию. Преобразование MNF особенно эффективно при получении основных компонентов из изображений с зашумленными полосами. Полосы основных компонентов - это спектрально разные полосы с низкой межполосной корреляцией.

Спектральное разделение
В гиперспектральном изображении значения интенсивности, записанные в каждом пикселе, определяют спектральные характеристики области, которой принадлежит пиксель. Область может быть однородной или неоднородной. Пиксели, принадлежащие однородной поверхности, называются чистыми пикселями. Эти чистые пиксели составляют конечные части гиперспектральных данных.

Неоднородные поверхности - это комбинация двух или более различных однородных поверхностей. Пиксели, принадлежащие разнородным поверхностям, называются смешанными пикселями. Спектральная сигнатура смешанного пикселя представляет собой комбинацию двух или более сигнатур конечных элементов. Эта пространственная неоднородность в основном связана с низким пространственным разрешением гиперспектрального датчика.
Спектральное разделение - это процесс разложения спектральных сигнатур смешанных пикселей на составляющие их конечные элементы. Процесс спектрального разделения состоит из двух этапов:

Извлечение конечных элементов - Спектры конечных элементов являются заметными особенностями гиперспектральных данных и могут использоваться для эффективного спектрального разделения, сегментации и классификации гиперспектральных изображений. Подходы на основе выпуклой геометрии, такие как индекс чистоты пикселей (PPI), быстрый итеративный индекс чистоты пикселей (FIPPI) и N-finder (N-FINDR), являются одними из эффективных подходов для извлечения конечных элементов.

Оценка карты изобилия - учитывая подписи конечных элементов, полезно оценить дробное количество каждого конечного элемента, присутствующего в каждом пикселе. Вы можете сгенерировать карты численности для каждого конечного элемента, которые представляют распределение спектров конечного элемента на изображении. Вы можете пометить пиксель как принадлежащий к спектру конечного элемента, сравнив все значения карты изобилия, полученные для этого пикселя.
Применение гиперспектральных данных
Гиперспектральные данные
Гиперспектральные камеры Satellogic собирают 25-метровые снимки на высоте около 475 км. Его 29 спектральных диапазонов от видимого до ближнего инфракрасного (460–830 нм) спектрального диапазона обеспечиваются ортокоррекцией и готовы к работе с ГИС
Гиперспектральные данные из космоса
Pixxel - компания, занимающаяся космическими технологиями, создающая группировку спутников для получения гиперспектральных изображений Земли, которые после полного развертывания к середине 2023 года обеспечат глобальное покрытие с периодичностью 24 часа. Pixxel Tech Demonstrator - 1, запуск которого запланирован на октябрь 2021 года, обеспечит наземное пространственное расстояние (GSD) в 10 метров для гиперспектрального спутника. Pixxel Tech Demonstrator - 2, копия TD - 1, также запланирован к запуску в декабре 2021 года. Первые 8 спутников группировки, которые будут развернуты в августе 2022 года, улучшат разрешение до 5 метров GSD
Гиперспектральный тепловизор AOTF
• До 2000 кадров в секунду
• Сбор куба данных <1 секунды
• Высокое пространственное и спектральное разрешение
• Отображение изображения в реальном времени при заданном пользователем λ
• Сбор куба данных неподвижной или движущейся цели под углом
• Двойное использование: мультиспектральная или гиперспектральная визуализация
• Спектральная передача и визуализация отражения
• 16-битный файл PNG, файл текстового изображения или BSQ
• Совместимость с программным обеспечением ENVI
Уникальные решения
Фармацевтика
Порошок и таблетки
Состав и толщина пленки
Контрафактная продукции
Биотехнология
Еда
Переработка мяса
Безопасности пищевых продуктов
Сортировка
Сельское хозяйство
Медицина
Обнаружение рака кожи
Визуализация под микроскопом
Промышленность
Опасные материалы
Выбросы газа
Взрывчатые материалы
Гиперспектральные сенсорные системы
ITRES
CASI – 1500H
Гиперспектральный универсальный VNIR-визуализатор. До 288 полос четкого видимого и ближнего инфракрасного излучения для широкого спектра применений в области окружающей среды, лесного хозяйства, сельского хозяйства, оптического качества воды и водно-болотных угодий.
SASI – 1000A
200-канальный вихревой тепловизор с внутренним охлаждением для низкого уровня шума и высокой SNR. Есть специальные цели для обнаружения? Картирование синтетических материалов, видообразование растительности, минеральный состав-вот лишь некоторые из сильных сторон этого тепловизора.
SAVI – 1000
Одиночный детектор, криоохлаждаемый, визирный тепловизор с полностью отражающей передней оптикой. Согласованные пространственные разрешения и полосы изображений в обеих спектральных областях с низкими оптическими искажениями и плотной спектральной совместной регистрацией по сравнению с системами, использующими отдельные массивы и оптику.
TABI – 1800
Широкополосный тепловизор. TABI, чувствительный к перепадам температур до 0,05 ° C, может летать как медленно, так и быстро, при этом очень высокое пространственное разрешение картографа остается неизменным. Быстрая обработка данных.
TSR – 1800
TSR-1800 обеспечивает пространственное разрешение до 6 см с самонастраивающимися внутренними параметрами поиска, которые корректируются каждую минуту в зависимости от изменения скорости самолета (медленной или быстрой, до 200+ кт) для оптимизации обнаружения. Корректировщики фокусируются на пятнистости, TSR-1800 видит все и показывает это на движущемся дисплее карты.
MASI – 600
Проверенное гиперспектральное покрытие MWIR с высоким SNR и электронным подавлением шума и специальной оптикой. MASI выделяется среди прочего в области биохимического обнаружения газов, утечек в трубопроводах, минерального состава, инвазивных видов.
TASI – 600
Давно зарекомендовавший себя гиперспектральный тепловизор LWIR, который может обеспечить измерение кажущейся излучательной способности и абсолютной температуры в 32 спектральных диапазонах от 8 до 11,5 мкм.
UVC – 1800
Широкополосное ультрафиолетовое картирование для мониторинга озона, здоровья сельскохозяйственных культур и обнаружения органических веществ с флуоресцентными свойствами.
MICROCASI – 1920
Малый форм-фактор, 288 каналов, uCASI-1920 широкоформатный гиперспектральный датчик изображения VNIR.
MICROSASI – 640
Компактный форм-фактор, гиперспектральный тепловизор SWIR с оптикой с ограничением дифракции. Непрерывное покрытие VIS-SWIR при использовании с ITRES uCASI1920.
MICROTABI – 640
Малый форм-фактор, широкополосный широкополосный тепловизор с Cyro-охлаждением и выдвижной рамой.
WISE Breadboard Model (BBM)
Чтобы помочь продвинуть исследование миссии WaterSat и повысить уровень ее технологической готовности (TRL), CSA заключила контракт с ITRES на проектирование и создание экспериментального экспериментального спектрометра визуализации WaterSat (WISE).
Гиперспектральные сенсорные системы
HySpex
HySpex VNIR-1024
Гиперспектральная камера HySpex VNIR-1024 разработана для полевых, лабораторных и воздушных применений. HySpex VNIR-1024 сочетает в себе экстремальную скорость получения данных без ущерба для их качества. качество.
HySpex VNIR-1800
Гиперспектральная камера HySpex VNIR-1800 разработана для полевых, лабораторных и авиационных применений.HySpex VNIR-1800 использует новейший активно охлаждаемый и стабилизированный научный CMOS -детектор. Это делает VNIR-1800 идеальной камерой для сбора данных высокого класса, где требуется высокая радиометрическая точность.
HySpex VNIR-3000 N
Гиперспектральная камера HySpex VNIR-3000 N разработана для полевых, лабораторных и авиационных применений. Камера предлагается с USB-подключением, что позволяет управлять камерой с любого компьютера и сокращать расходы на дополнительное оборудование.
HySpex SWIR-384
Гиперспектральная камера HySpex SWIR-384 разработана для полевых, лабораторных и авиационных применений. Современный датчик MCT с охлаждением до 150K обеспечивает низкий фоновый шум, высокий динамический диапазон и исключительные уровни отношения сигнал / шум.
HySpex SWIR-640
Гиперспектральная камера HySpex SWIR-640 разработана для полевых, лабораторных и авиационных применений. Широкий выбор объективов для макросъемки позволяет использовать камеру на рабочих расстояниях от нескольких сантиметров с пространственным разрешением 32 мкм до бесконечности, например, для дистанционного зондирования с воздуха.
HySpex VS-1200
Гиперспектральная камера HySpex VS-1200 разработана для бортовых приложений, требующих экстремального разрешения как в VNIR, так и в SWIR-диапазонах.HySpex VS-1200 - это новый прибор с высоким разрешением, предназначенный для использования в воздухе на высотах более 400 м.
HySpex Mjolnir V-1240
Система гиперспектральной визуализации HySpex Mjolnir V-1240 для БПЛА обеспечивает уникальное сочетание малой массы в сочетании с высокими техническими характеристиками и качеством данных научного уровня.
HySpex Mjolnir S-620
Система гиперспектральной съемки для БПЛА HySpex Mjolnir S-620 - это SWIR-версия серии камер Mjolnir. Подобно версии VNIR, он обеспечивает уникальное сочетание малой массы в сочетании с высокими техническими характеристиками и качеством данных научного уровня.
HySpex Mjolnir VS-620
HySpex Mjolnir VS-620 - идеальное решение для приложений, требующих малой массы в сочетании с высокими техническими характеристиками и качеством данных научного уровня во всем диапазоне VNIR-SWIR.
HySpex Baldur V-1024 N
Baldur V-1024 N покрывает весь спектральный диапазон VNIR от 400 до 1000 нм и настраивается в пределах одной октавы в том же диапазоне.
HySpex Baldur S-640i N
Все камеры Baldur - это камеры Найквиста, обеспечивающие спектральное разрешение в 2 спектральных диапазона и улавливающие в 4 раза больше света, чем классические системы.
HySpex Baldur S-384 N
Все камеры Baldur - это камеры Найквиста, обеспечивающие спектральное разрешение в 2 спектральных диапазона и улавливающие в 4 раза больше света, чем классические системы. Кроме того, пространственное разрешение Baldur S-384 N лучше 1,5 пикселей, что дает очень резкую камеру.
Гиперспектральные сенсорные системы
SPECIM
Specim AFX10
Specim AFX10 - это решение для получения гиперспектральных изображений VNIR с камерой HSI, небольшим и мощным компьютером и высокопроизводительным блоком GNSS / IMU в одном компактном корпусе, который можно установить на несколько типов дронов.
Specim AFX17
Specim AFX17 - это решение для получения гиперспектральных изображений в ближнем ИК-диапазоне с камерой HSI, небольшим и мощным компьютером и высокопроизводительным блоком GNSS / IMU в одном компактном корпусе, который можно установить на несколько типов дронов.
AisaFENIX
AisaFENIX 1K от Specim, гиперспектральная камера полного спектра, является идеальным решением для дистанционного зондирования окружающей среды и других приложений аэрофотосъемки. Гиперспектральный датчик AisaFENIX 1K с 1024 пространственными пикселями выводит производительность гиперспектральных изображений на совершенно новый уровень.
AisaIBIS
AisaIBIS компании Specim – прочная гиперспектральная камера с высоким спектральным разрешением для измерения флуоресценции растений, возбужденной солнцем, на земле и с воздуха.
AisaFENIX
AisaFENIX предоставляет гиперспектральные данные высочайшего качества, доступные в диапазонах VNIR и SWIR, на одном непрерывном изображении.
AisaOWL
AisaOWL - революционная гиперспектральная тепловизионная камера длинноволнового ИК диапазона (LWIR) с возможностью распознавать химический состав материалов даже с очень низкой температурой при слабом освещении.
AisaKESTREL 10
Камера AisaKESTREL компании Specim - гиперспектральная камера высокого качества, предназначенная для БПЛА и других платформ с ограниченной грузоподъемностью.
AisaKESTREL 16
Камера AisaKESTREL компании Specim - гиперспектральная камера высокого качества, предназначенная для БПЛА и других платформ с ограниченной грузоподъемностью.
Гиперспектральные сенсорные системы
Resonon
Pika L
Pika L ― легкая и надежная гиперспектральная камера. Устройство может устанавливаться на БПЛА. В сочетании с высокоточным геодезическим оборудованием позволяет получать сверхточные спектральные снимки.
Pika XC2
Pika XC2 ― гиперспектральная камера с широким спектральным диапазоном 900–1700 нм. Устройство обладает 450-тью спектральными каналами и сочетается с широким модельным рядом объективов.
Pika NIR-320
Pika NIR ― гиперспектральная камера со спектральным разрешением 900 - 1700 нм. Устройство ведет съемку в ближнем инфракрасном диапазоне и может применяться для научных исследований и в промышленности..
Pika NIR-640
Pika NIR ― гиперспектральная камера со спектральным разрешением 900 - 1700 нм. Устройство ведет съемку в ближнем инфракрасном диапазоне и может применяться для научных исследований и в промышленности..
Pika NUV
Pika NUV ― гиперспектральная камера для съемки в ближнем УФ-диапазоне. Вместе с камерой поставляются специализированные объективы, предназначенные для получения ультрафиолетовых снимков.
Гиперспектральные сенсорные системы
CUBERT
ULTRIS X20
Камера оснащена CMOS-сенсором Ultra-HD с разрешением 20 МП. Камера обеспечивает собственное разрешение изображения 410 × 410 пикселей со 100 спектральными каналами, непрерывно охватывающими диапазон длин волн от 450 нм до 850 нм (± 10 нм).
ULTRIS X20 Plus
Cubert ULTRIS X20 Plus, основанный на технологии светового поля, включает в себя датчик Ultra-HD CMOSIS с разрешением 20 МП. Камера обеспечивает собственное разрешение изображения 1880 × 1880 пикселей с 164 спектральными каналами, непрерывно охватывающими диапазон длин волн от 350 нм до 1000 нм
FireflEYE V185
Новая камера V185 доступна в 12-битной и 14-битной версиях, что позволяет проводить более глубокий анализ с минимальными значениями яркости в каждой полосе. Благодаря новой аппаратной архитектуре стабильная частота кадров 25 Гц теперь может быть достигнута с 14-битной версией/ Диапазон длин волн 450-950 (нм)
Наши партнеры
Заказать гиперспектральную съемку
Email
Имя
Телефон
Комметрании
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности
Made on
Tilda