光谱成像技术：多光谱图像与高光谱图像的区别与应用

光谱分辨率区别

多光谱图像通常具有较低的光谱分辨率，它通常包含几个波段，如红、绿、蓝等。而高光谱图像具有较高的光谱分辨率，通常包含数十甚至数百个波段，覆盖的波长范围也更宽。

应用领域区别

多光谱图像常用于分类、定位和识别地物，例如植被、水体、土壤等。它们在农业、环境监测、城市规划等领域应用广泛。高光谱图像则更适用于精细的分类、识别和定位，例如植物品种的区分、矿物资源的探测等。

多光谱图像与高光谱图像的优点

多光谱图像的优势在于数据获取方便、采集速度快、数据量较小，对于某些应用场景的分类精度较高。而高光谱图像能够提供更详细的地物信息，更精确的分类和定位，同时还能利用谱段间的细微差异进行地物特征提取，提高遥感识别的精度。

区别

多光谱和高光谱之间的主要区别在于波段的数量以及波段的窄度。

多光谱图像通常指3到10个波段。为清楚起见，每个波段都是使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）

高光谱图像由更窄的波段（10-20 nm）组成。高光谱图像可能有数百或数千个波段。一般来说，它来自成像光谱仪。

高光谱示例：想象一下数百个窄带（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产生11幅图像，图像带如下:

第1波段海岸气溶胶(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)

5波段近红外近红外(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)

除了8、10、11波段外，每个波段的空间分辨率都是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0.88-1.36波段，大气吸收是主要的动机，为什么没有传感器检测这些波长。

高光谱图像示例

但后来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-1卫星的一部分)是高光谱传感器的一个例子。例如，Hyperion在220个光谱波段(0.4-2.5 um)产生30米分辨率的图像。

美国宇航局机载可见/红外成像光谱仪(AVIRIS)是一种高光谱机载传感器。例如，AVIRIS提供224个波长从0.4-2.5 um的连续通道。

多光谱和高光谱

多光谱:3-10宽波段。

高光谱:数百条窄带。

多光谱与高光谱

在高光谱图像中具有更高层次的光谱细节，可以更好地看到不可见的东西。例如，高光谱遥感由于其高光谱分辨率而在3种矿物之间进行提取。但多光谱陆地卫星专题制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?

应用

高光谱和多光谱图像有许多实际应用。例如，高光谱图像已被用于绘制入侵物种的地图和帮助矿产勘探。

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。

多光谱图像和高光谱图像在光谱分辨率、应用领域和优点等方面有所不同。选择使用哪种类型的图像，取决于具体的应用需求和所要解决的问题。