浅谈：多光谱和高光谱图像有什么区别？
时间：2022-12-21 14:00:00
多光谱、高光谱甚至超光谱首先应用于卫星遥感，遥感技术已成为人类获取地球和其他星球信息的重要手段之一。遥感成像系统获得的地球资源信息已成为人类开发、合理利用、管理和监测地球资源和环境的基本手段，在农业、地质、森林、水利、土壤、海洋、环境、大气研究等领域发挥了重要作用。
多光谱遥感不仅可以根据图像的形状和结构来区分地物，还可以根据光谱特性的差异来区分地物，从而扩大遥感的信息量。
随着无人机的推广，航空摄影多光谱摄影也出现，像陆地卫星多光谱扫描，也可以获得不同的遥感数据，通过摄影彩色合成或计算机图像处理，获得比传统方法更丰富的图像，也为地面图像计算机识别和分类提供了可能性。
在应用方面，多光谱和高光谱技术可用于农业病虫害、土壤肥力、作物生长等监测，也可用于一些水污染监测，需求日益强劲。
光谱分辨率的差异：国际遥感界的共识是光谱分辨率λ/10数量级范围称为多光谱，在可见光和近红外光谱区只有几个波段；光谱分辨率在λ/100遥感信息称为高光谱。多光谱和高光谱的本质区别在于，高光谱有几百个波段，谱带窄。多光谱相对波段较少(如ETM ，分为红波段、绿波段、蓝波段、可见光、热红外(2)、近红外和全色波段。综上所述，高光谱成像的光谱分辨率高于多光谱成像，但空间分辨率会降低。
当你读到这篇文章时，你的眼睛会看到反射的能量。但计算机可以通过红色、绿色和蓝色三个通道看到。
如果你是一条金鱼，你会看到不同的光。金鱼可以看到看不见的红外辐射。
大黄蜂可以看到紫外线。同样，人类也看不到紫外线辐射。
现在，想象一下，如果我们能同时拥有人、金鱼和大黄蜂的眼睛去看世界会是什么样子？事实上，我们现在可以使用多光谱和高光谱传感器。
电磁频谱
可见光(红、绿、蓝)、红外光和紫外光是电磁光谱中的描述性区域。我们人类为了自己的目的构建了这些区域——为了方便地对它们进行分类。每个区域率(v)进行分类。
人类看到可见光(380 nm至700 nm）
金鱼看到红外线(700纳米到1mm)
大黄蜂看到紫外线(10纳米到380纳米)
多光谱和高光谱图像赋予人类(红、绿、蓝)、金鱼(红外)和熊蜂(紫外线)的能力。事实上，我们可以看到更多的电磁辐射反射到传感器上。
多光谱与高光谱的主要区别在于波段的数量和窄度。
多光谱图像通常指3到10个波段。为了明确起见，每个波段都是用遥感辐射计获得的。
多光谱示例：5个宽带(图像未按比例绘制)
想象一下数百条窄带(图像未按比例绘制)
多光谱图像示例
多光谱传感器的一个例子是Landsat-8。Landsat-8生成11幅图像，图像带如下：
第一波海岸气溶胶(0).43-0.45 um)
蓝色波段2 (0.45-0.51 um)
3波段绿色(0.53-0.59 um)
4波段红色(0.64-0.67 um)
近红外近红外波段0.85-0.88 um)
6波段短波红外SWIR 1 (1.57-1.65 um)
7波段短波红外SWIR 2 (2.11-2.29 um)
8波段全色(0.50-0.68 um)
9波段卷云(1.36-1.38 um)
10波段热红外TIRS 1 (10.60-11.19 um)
11波段热红外TIRS 2 (11.50-12.51 um)
除8、10、11波段外，每个波段的空间分辨率为30米。波段8的空间分辨率为15米，波段10和波段11的像素大小为100米。
如果你想知道为什么没有0.88-1.大气吸收是36波段的主要动机，为什么没有传感器来检测这些波长？
高光谱图像示例
TRW Lewis1997年，卫星计划成为第一个高光谱卫星系统。不幸的是，NASA与之失去联系。
但美国国家航空和宇宙航行局确实成功地完成了发射任务。Hyperion成像光谱仪(EO-一部分卫星)是高光谱传感器的例子。Hyperion220个光谱波段(0.4-2.5 um)图像产生30米分辨率。
美国宇航局机载可见/红外成像光谱仪(AVIRIS)它是一种高光谱机载传感器。AVIRIS从0提供224波长.4-2.5 um连续通道。
多光谱和高光谱
多光谱：3-10宽波段。
高光谱：数百条窄带。
多光谱和高光谱
在高光谱图像中，有更高层次的光谱细节，你可以更好地看到看不见的东西。例如，由于高光谱分辨率，高光谱遥感在三种矿物之间提取。但多光谱陆地卫星专用绘图仪无法区分这三种矿物。
但它的缺点之一是增加了复杂性。如果有200个窄带可用，如何减少通道之间的冗余?
高光谱和多光谱图像有许多实际应用。例如，高光谱图像被用来绘制入侵物种的地图，并帮助矿物勘探。
在多光谱和高光谱的应用中，我们可以了解世界。例如，我们在农业、生态、石油和天然气、海洋学和大气研究等领域使用它。
