Alai

Wat is het verschil tussen multispectrale vs hyperspectrale beeldvorming?

Het belangrijkste verschil tussen multispectraal en hyperspectraal is het aantal banden en hoe smal de banden zijn.

Multispectrale beeldvorming verwijst over het algemeen naar 3 tot 10 banden. Elke band heeft een beschrijvende titel.

De onderstaande kanalen omvatten bijvoorbeeld rood, groen, blauw, nabij-infrarood en kortgolvig infrarood.

Hyperspectrale beeldvorming bestaat uit veel smallere banden (10-20 nm). Een hyperspectraal beeld kan honderden of duizenden banden bevatten. In het algemeen hebben ze geen beschrijvende kanaalnamen.

Multispectrale beeldvorming Voorbeeld

Een voorbeeld van een multispectrale sensor is Landsat-8. Landsat-8 produceert bijvoorbeeld 11 beelden met de volgende banden:

• COASTAL AEROSOL in band 1 (0,43-0,45 um)
• BLUE in band 2 (0,45-0,51 um)
• GREEN in band 3 (0.53-0,59 um)
• ROOD in band 4 (0,64-0,67 um)
• NEAR INFRARED (NIR) in band 5 (0,85-0,88 um)
• SHORT-WAVE INFRARED (SWIR 1) in band 6 (1,57-1.65 um)
• SHORT-WAVE INFRARED (SWIR 2) in band 7 (2.11-2.29 um)
• PANCHROMATIC in band 8 (0.50-0.68 um)
• CIRRUS in band 9 (1.36-1.38 um)
• THERMAL INFRARED (TIRS 1) in band 10 (10..60-11,19 um)
• THERMAL INFRARED (TIRS 2) in band 11 (11,50-12,51 um)

Elke band heeft een ruimtelijke resolutie van 30 meter behalve band 8, 10, en 11. Terwijl band 8 een ruimtelijke resolutie van 15 meter heeft, hebben band 10 en 11 een pixelgrootte van 100 meter. Omdat de atmosfeer licht in deze golflengten absorbeert, is er geen band in het bereik van 0,88-1,36.

Hyperspectraal beeldvoorbeeld

In 1994 plande de NASA de eerste hyperspectrale satelliet, de TRW Lewis. Helaas verloor de NASA kort na de lancering het contact met deze satelliet.

Maar later had de NASA wel een succesvolle lanceringsmissie. In 2000 lanceerde de NASA de EO-1 satelliet die de hyperspectrale sensor “Hyperion” vervoerde. In feite was de Hyperion imaging spectrometer (onderdeel van de EO-1 satelliet) de eerste hyperspectrale sensor vanuit de ruimte.

Hyperion produceert beelden met een resolutie van 30 meter in 242 spectrale banden (0,4-2,5 um). Als u de Hyperion-beelden zelf wilt uitproberen, kunt u de gegevens gratis downloaden op de USGS Earth Explorer.

Hyperion heeft echt het startschot gegeven voor hyperspectrale beeldvorming vanuit de ruimte. Andere hyperspectrale beeldvormingsmissies vanuit de ruimte zijn bijvoorbeeld:

• PROBA-1 (ESA) in 2001
• PRISMA (Italië) in 2019
• EnMap (Duitsland) in 2020
• HISUI (Japan) in 2020
• HyspIRI (Verenigde Staten) in 2024

Intuïtie voor multispectrale en hyperspectrale

Wanneer u dit bericht leest, zien uw ogen de gereflecteerde energie. Maar een computer ziet het in drie kanalen: rood, groen en blauw.

• Als je een goudvis was, zou je licht anders zien. Een goudvis kan infrarode straling zien, die onzichtbaar is voor het menselijk oog.
• Hommels kunnen ultraviolet licht zien. Nogmaals, mensen kunnen ultraviolette straling niet zien vanuit onze ogen, maar UV-B is schadelijk voor ons.

Nu, stel je voor dat we de wereld konden bekijken in de ogen van een mens, goudvis, en hommel? Eigenlijk kunnen we dat. We doen dit met multispectrale en hyperspectrale sensoren.

Het Elektromagnetisch Spectrum

Zichtbaar (rood, groen en blauw), infrarood en ultraviolet zijn beschrijvende regio’s in het elektromagnetisch spectrum. Wij mensen hebben deze gebieden bedacht voor ons eigen doel – om ze handig in te delen. Elk gebied is gecategoriseerd op basis van zijn frequentie (v).

Multispectrale en hyperspectrale beeldvorming geven de mogelijkheid om te zien zoals mensen (rood, groen, en blauw), goudvissen (infrarood), en hommels (ultraviolet). In feite kunnen we zelfs meer zien dan dit als gereflecteerde EM-straling naar de sensor.

Multispectraal vs Hyperspectraal

Het hebben van een hoger niveau van spectrale detail in hyperspectrale beelden geeft een beter vermogen om het ongeziene te zien. Zo maakt hyperspectrale teledetectie onderscheid tussen 3 mineralen vanwege de hoge spectrale resolutie. Maar de multispectrale Landsat Thematic Mapper kon geen onderscheid maken tussen de 3 mineralen.

Maar een van de nadelen is dat het een niveau van complexiteit toevoegt. Als je 200 smalle banden hebt om mee te werken, hoe kun je dan de redundantie tussen kanalen verminderen?

Hyperspectrale en multispectrale beelden hebben veel toepassingen in de echte wereld. Zo gebruiken we hyperspectrale beelden om invasieve soorten in kaart te brengen en te helpen bij de opsporing van mineralen.

Er zijn nog honderden andere toepassingen waarbij multispectrale en hyperspectrale beelden ons in staat stellen de wereld te begrijpen. We gebruiken het bijvoorbeeld op het gebied van landbouw, ecologie, olie en gas, atmosferische studies, en nog veel meer.