高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)技術(shù)報告(已修改)
2025-01-30 23:47 本頁面
【正文】 高光譜成像仿真與管理高光譜圖像及仿真系統(tǒng)技 術(shù) 報 告 二0一五年九月 目 錄第1章 引言 1第2章 高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)技術(shù)難點 3 高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)的原理 3 高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)的技術(shù)難點 5 高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀 5 高光譜圖像數(shù)據(jù)特點 6 高光譜圖像分類研究 6 高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)概述 7 客戶端系統(tǒng)概述 7第3章 高光譜成像仿真與管理系統(tǒng)設(shè)計方案 9 技術(shù)原則 9 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 10 文檔的參考文獻 11 引用文檔 17 系統(tǒng)測試條件 18 系統(tǒng)實施方案 18 系統(tǒng)監(jiān)測方案 20 功能檢測 20 性能檢測 21 高光譜成像仿真與管理軟件總線設(shè)計 21 系統(tǒng)運行環(huán)境 22 系統(tǒng)硬件環(huán)境 22 系統(tǒng)軟件環(huán)境 23 系統(tǒng)建設(shè)過程 23第4章 高光譜成像仿真技術(shù)與管理系統(tǒng)實現(xiàn) 25 圖像庫功能模塊系統(tǒng)實現(xiàn) 25 圖像診斷功能實現(xiàn) 26第5章 系統(tǒng)創(chuàng)新點 27 技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵點 27第6章 技術(shù)重點與適用范圍 28 技術(shù)重點 28 適用范圍 28第7章 應(yīng)用前景和推廣應(yīng)用情況 29 應(yīng)用前景 29 推廣應(yīng)用情況 29 第1章 引言高光譜圖像是將地物幾十乃至幾百個波段的光譜和相應(yīng)的空間圖像有機結(jié)合的三維圖像，其中豐富的光譜信息大大提高了目標(biāo)的檢測能力，因此，針對高光譜圖像進行目標(biāo)檢測已成為遙感技術(shù)的一個重要應(yīng)用研究方向，然而，由于成像光譜儀的空間分辨率較低，導(dǎo)致高光譜圖像中普遍存在混合像元。在接受目標(biāo)輻射光譜時能分辨的最小波長間隔是成像光譜儀的重要指標(biāo)之一，這種間隔越窄，光譜分辨率越高，根據(jù)光譜分辨率的不同，可分為多光譜型、高光譜型和超高光譜型。高光譜成像技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于遙感和航空航天軍事偵察領(lǐng)域，它不但能對地面目標(biāo)拍攝高分辨率單譜圖像，而且還能將每一個目標(biāo)像素的光譜測出。通過測出的這些光譜特征曲線，可反演出對每一個目標(biāo)像素的目標(biāo)五組成成份，如樹葉，綠色油漆還是塑料。從而區(qū)分開自然背景與軍事目標(biāo)的差別，并判斷出目標(biāo)的性質(zhì)和種類。其最突出的特點是能夠鑒別材料的組成成份，進一步揭露與背景材料不同的目標(biāo)偽裝。利用光譜鑒別物質(zhì)成份的技術(shù)應(yīng)用于軍事，出現(xiàn)了高光譜成像偵察手段，成像光譜儀能拍攝目標(biāo)的幾何圖像，還能顯示目標(biāo)的光譜特征。不同的地物類型對應(yīng)不同的光譜特征，這一特征成為人們提取地表信息和認識、識別地物的重要手段和思想。高光譜成像儀在一定條件下測繪得到各類地物的光譜指紋數(shù)據(jù)，對快速實現(xiàn)感興趣未知地物匹配和提高高光譜遙感分類水平有著極重要的作用。自20世紀(jì)60年代后，隨著傳感器技術(shù)、電子計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)等當(dāng)代科技的快速進步，高光譜成像技術(shù)也得到迅速的發(fā)展，其覆蓋的波長范圍更寬，從可見光延伸到短波紅外，甚至到中波紅外和熱紅外，光譜分辨率也更高。高光譜遙感以較窄的波段區(qū)間、較多的波段數(shù)量提供大量遙感光譜信息，克服了傳統(tǒng)的單波段，多光譜遙感在波段數(shù)、波段范圍、精細信息表達等方面的局限性，使得地物在光譜空間中可以做更細的分類和鑒別。高光譜在地址、植被生態(tài)、土壤，以及城市應(yīng)用等方面的研究中取得了引人注目的成果，已經(jīng)成為當(dāng)前遙感的一個重要的發(fā)展方向。高光譜遙感圖像包含觀測場景中的空間信息和光譜信息，具有“圖譜合一”的特性。與一般的圖像檢測相比，高光譜圖像目標(biāo)檢測除了可以利用空間信息之外，還可以利用光譜信息。由于光譜特征是不同化學(xué)成分的物質(zhì)所具有的固有特征，結(jié)合該特征可大大提高在目標(biāo)檢測和識別過程中對目標(biāo)進行定性和定量分析的能力，從而準(zhǔn)確、高效的進行圖像信息的判讀、理解，提高在某復(fù)雜環(huán)境下和雜亂回波背景中對低空間分辨率小目標(biāo)和低對比度目標(biāo)的識別能力。與全色和多光譜遙感相比，利用高光譜遙感進行目標(biāo)檢測的優(yōu)勢也很突出。由于傳統(tǒng)的多光譜遙感技術(shù)的光譜分辨率分常有限，導(dǎo)致其獲取的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生很多“異物同譜”和“同譜異物”現(xiàn)象，而高光譜遙感技術(shù)可以獲取豐富的地物光譜輻射信息，對目標(biāo)檢測識別的能力大大提高，并且可以區(qū)分同類目標(biāo)的細微差異，為目標(biāo)精細檢測提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。高光譜遙感數(shù)據(jù)中成像波段數(shù)量增多，蘊含有豐富的目標(biāo)光譜知識，這些光譜知識通過不同的表現(xiàn)和組合方式可以轉(zhuǎn)化為不同的特征，為目標(biāo)檢測提供了更廣泛的特征分析空間。Although research in software engineering largely seeks to improve the practices and products of softwaredevelopment, many practices are based upon codification of expert knowledge, often with little or no underpinning from objectiveempirical evidence. Software design patterns seek to codify expert knowledge to share experience about successful design structures.第2章 高光譜圖像仿真系統(tǒng)技術(shù)難點在高光譜圖像仿真與管理系統(tǒng)研制過程中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要功能子系統(tǒng)劃分如下： 自然界中的一切物體都會反射太陽輻射或發(fā)射自身熱輻射，地物之間的光譜特性（反射、發(fā)射）存在較大的差異，遙感成像探測就是利用地物之間光譜特性的差異來識別、探測地表的組成成份，如遙感探礦。地物的光譜特性是由本身物理化學(xué)屬性所決定的，在利用遙感成像技術(shù)對農(nóng)作物進行監(jiān)測，就是通過不同時期的遙感影像觀察植被光譜特征性的變化，計算農(nóng)作物中葉綠素、水分含量的變化，從而獲得農(nóng)作物成長情況與受害情況。而且在不同波段范圍內(nèi)地物表現(xiàn)出的光譜特性是不盡相同的。由于地物的這種光譜特性在波段之間的差異性，目前的遙感探測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了高光譜遙感，在可見光或近紅外、遠紅外等波段處精確的反映地物的光譜特性，為地物的探測提供全面的數(shù)據(jù)。 遙感成像技術(shù)是研究如何探測場景中地物的反射和發(fā)射輻射，并將輻射能量通過電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為圖像信號的科學(xué)技術(shù)。典型的遙感成像系統(tǒng)由探測系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、掃描器和信號處理系統(tǒng)四大部分組成。因此遙感成像技術(shù)的發(fā)展綜合了遙感探測器、光學(xué)系統(tǒng)、掃描技術(shù)以及信號處理等科技成果。遙感成像仿真及對地物輻射信號在大氣和傳感器中傳輸過程的模擬實現(xiàn)。遙感成像仿真是對場景輻射分布、在介質(zhì)中的傳播和在探測器里能量轉(zhuǎn)換過程的模
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