什么是高光譜圖像？高光譜圖像科普文

2023-09-05

隨著近年來我國遙感事業的迅速發展，越來越多的遙感研究開始走進人們的視野。那么，什么是高光譜圖像？看完這篇高光譜成像科普文你就知道了！

 遙感通俗地講就是不用接觸的，遠距離的探測技術。一般指運用傳感器或遙感器對物體（以實物和地面設施居多）的電磁波的輻射、反射特性的探測。獲取物體反射、輻射或散射的電磁波信息（如電場、磁場、電磁波、地震波、光波等信息），并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。

既然提到了光波，那么高光譜就成為了遙感技術最重要的應用之一。

問大家一個問題，我國有960萬平方公里，需要耗費多少人力物力才能將我國地圖繪制出來呢？其實這個問題的答案很簡單，使用衛星遙感技術，在衛星上使用高光譜成像儀進行拍攝，根據地面反射的光譜信息判斷地面上究竟是什么建筑或地形。這項劃時代的技術根本理論在于：不同的物體對于光線照射會反射不同的波長。

衛星遙感繪制的我國地圖

光譜分辨率在10-2λ數量級范圍內的光譜圖像稱為高光譜圖像(Hyperspectral Image)。可以使用高光譜傳感器（即光譜成像儀）對需要探測的物體進行在電磁波譜數十至數百個連續且細分的光譜波段對目標區域同時成像。獲得的圖像中包含了大量信息，以光譜信息和地表信息為主，但其中有些波段信息冗余，故需要進行數據預處理后方可使用。

人類的眼睛只能接受可見光的范圍，但高光譜成像儀可以捕獲電子波譜上的任何波段的信息，可以發現人類傳統視覺難以發現的信息。

高光譜地表成像

高光譜圖像簡而言之就是三維立體圖像，不同于黑白圖片是單通道，彩色圖片RGB三通道，高光譜圖像的通道數是由波段數決定的，圖像的長寬與正常圖片相同，但包含了幾十甚至上百個波段的信息。比如對一個物體進行高光譜成像，使用200*200像素并且選擇300個波段，那么最終成像結果是200*200*300的三維立體圖像。

波段圖

電磁波

下面展示一下蘋果在不同波段的高光譜成像儀下的圖片：

波長從左至右依次增加，可以明顯看出蘋果對不同波長的波反射結果不同。

三個波段