Alai

Care este diferența dintre imagistica multispectrală vs. hiperspectrală?

Principala diferență dintre multispectrală și hiperspectrală este numărul de benzi și cât de înguste sunt benzile.

Imagistica multispectrală se referă, în general, la 3 până la 10 benzi. Fiecare bandă are un titlu descriptiv.

De exemplu, canalele de mai jos includ roșu, verde, albastru, infraroșu apropiat și infraroșu de undă scurtă.

Imaginile hiperspectrale constau în benzi mult mai înguste (10-20 nm). O imagine hiperspectrală poate avea sute sau mii de benzi. În general, acestea nu au nume de canale descriptive.

Exemplu de imagine multispectrală

Un exemplu de senzor multispectral este Landsat-8. De exemplu, Landsat-8 produce 11 imagini cu următoarele benzi:

• AEROSOL LITORAL în banda 1 (0,43-0,45 um)
• ALBASTRU în banda 2 (0,45-0,51 um)
• VERDE în banda 3 (0.53-0.59 um)
• ROȘU în banda 4 (0.64-0.67 um)
• NEAR INFRARED (NIR) în banda 5 (0.85-0.88 um)
• SHORT-WAVE INFRARED (SWIR 1) în banda 6 (1.57-1.65 um)
• SHORT-WAVE INFRARED (SWIR 2) în banda 7 (2.11-2.29 um)
• PANCHROMATIC în banda 8 (0.50-0.68 um)
• CIRRUS în banda 9 (1.36-1.38 um)
• THERMAL INFRARED (TIRS 1) în banda 10 (10.60-11.19 um)
• THERMAL INFRARED (TIRS 2) în banda 11 (11.50-12.51 um)

Care bandă are o rezoluție spațială de 30 de metri, cu excepția benzilor 8, 10 și 11. În timp ce banda 8 are o rezoluție spațială de 15 metri, benzile 10 și 11 au o dimensiune a pixelilor de 100 de metri. Deoarece atmosfera absoarbe luminile în aceste lungimi de undă, nu există nicio bandă în intervalul 0,88-1,36.

Exemplu de imagistică hiperspectrală

În 1994, NASA a planificat primul satelit hiperspectral numit TRW Lewis. Din păcate, NASA a pierdut contactul cu acesta la scurt timp după lansare.

Dar mai târziu, NASA a avut o misiune de lansare de succes. În 2000, NASA a lansat satelitul EO-1, care avea la bord senzorul hiperspectral „Hyperion”. De fapt, spectrometrul de imagine Hyperion (parte a satelitului EO-1) a fost primul senzor hiperspectral din spațiu.

Hyperion produce imagini cu o rezoluție de 30 de metri în 242 de benzi spectrale (0,4-2,5 um). Dacă doriți să testați singuri imaginile Hyperion, puteți descărca gratuit datele de pe USGS Earth Explorer.

Hyperion a dat cu adevărat startul pentru imagistica hiperspectrală din spațiu. De exemplu, alte misiuni de imagistică hiperspectrală din spațiu includ:

• PROBA-1 (ESA) în 2001
• PRISMA (Italia) în 2019
• EnMap (Germania) în 2020
• HISUI (Japonia) în 2020
• HyspIRI (Statele Unite) în 2024

Intuiție pentru multispectrală și hiperspectrală

Când citiți acest post, ochii tăi văd energia reflectată. Dar un computer o vede în trei canale: roșu, verde și albastru.

• Dacă ați fi un peștișor de aur, ați vedea lumina în mod diferit. Un peștișor de aur poate vedea radiația infraroșie, care este invizibilă pentru ochiul uman.
• Bumblees poate vedea lumina ultravioletă. Din nou, oamenii nu pot vedea radiația ultravioletă din ochii noștri, dar UV-B ne dăunează.

Acum, imaginați-vă dacă am putea vedea lumea în ochii unui om, a unui peștișor de aur și a unui bondar? De fapt, putem. Facem acest lucru cu ajutorul senzorilor multispectrali și hiperspectrali.

Spectrul electromagnetic

Vizibilul (roșu, verde și albastru), infraroșul și ultravioletul sunt regiuni descriptive în spectrul electromagnetic. Noi, oamenii, am inventat aceste regiuni pentru propriul nostru scop – pentru a le clasifica în mod convenabil. Fiecare regiune este clasificată în funcție de frecvența sa (v).

Imaginile multispectrale și hiperspectrale dau puterea de a vedea ca oamenii (roșu, verde și albastru), peștișori aurii (infraroșu) și bondari (ultraviolet). De fapt, putem vedea chiar mai mult decât atât ca radiație EM reflectată către senzor.

Multispectral vs Hiperspectral

Având un nivel mai ridicat de detalii spectrale în imaginile hiperspectrale oferă o mai bună capacitate de a vedea ceea ce nu se vede. De exemplu, teledetecția hiperspectrală a distins între 3 minerale datorită rezoluției sale spectrale ridicate. Dar Landsat Thematic Mapper multispectral nu a putut distinge între cele 3 minerale.

Dar unul dintre dezavantaje este că adaugă un nivel de complexitate. Dacă aveți 200 de benzi înguste cu care să lucrați, cum puteți reduce redundanța între canale?

Imaginile hiperspectrale și multispectrale au multe aplicații în lumea reală. De exemplu, folosim imaginile hiperspectrale pentru a cartografia speciile invazive și pentru a ajuta la explorarea mineralelor.

Există sute de alte aplicații în care imaginile multispectrale și hiperspectrale ne permit să înțelegem lumea. De exemplu, le folosim în domeniile agriculturii, ecologiei, petrolului și gazelor, studiilor atmosferice și multe altele.

.