地面成像光谱辐射测量系统及其应用

系统介绍了自主研制的基于制冷面阵CCD地面成像光谱辐射测量系统(field Imaging spectrometer system,FISS)的成像原理,结构设计,主要指标参数和数据处理流程等。利用室内布设的精确标志点和野外测量数据纠正了FISS系统几何畸变;利用自行开发的光谱定标软件对FISS系统进行波长定标,确定了各通道中心波长和全波半高宽;在室内,以积分球为光源,对FISS系统逐波段进行了绝对辐射定标,定标精度优于5%,并建立了各种测量条件下绝对辐射定标系数查找表;最后,利用FISS系统样机进行了大量室内和野外测量实验,并基于获取的部分数据做了作物-杂草识别、近海岸海洋环境试验、牛奶品种识别和植物生化参量反演等研究。研究结果表明,FISS系统能够成功地用于上述领域的研究,并在地质、食品、农业、林业和城市等领域也具有强大的应用潜力。

基于FISS成像光谱数据的鲜-解冻肉识别研究

基于自主研制的地面成像光谱辐射测量系统(field imaging spectrometer system,FISS),利用获取的可见/近红外波段成像光谱数据进行鲜猪肉和解冻猪肉的识别研究,同时对鲜猪肉的新鲜度在类别和等级上分别进行识别研究。通过最小噪声分离变换和一阶微分处理,消除数据高频随机噪声和基线偏移,改善多重共线性,运用Wilks’lambda逐步法选择特征波长,采用Fisher线性判别函数建立判别分析模型。运用选择的前8个波段建立模型,对鲜猪肉和解冻猪肉的识别即可高达99%;运用选择的前6个波段,鲜猪肉新鲜度类别总体正确识别率达到98%;运用28个波段,鲜猪肉新鲜度等级的总体正确识别率为93.6%。研究结果表明,FISS在肉类食品品质识别分类方面具有较高的应用潜力。

基于FISS成像光谱数据牛奶品种识别研究

利用自主研制的地面成像光谱辐射测量系统(fieldimaging spectrometer system,FISS)获取了14种典型牛奶样品的高光谱图像数据,并基于此做了牛奶品种识别研究。首先剔除2个异常样品,对剩余12种牛奶样品随机取样,共取1200个像元样本;为消除高频随机噪声和基线偏移,改善多重共线性,对所有样本做移动平均平滑和一阶微分预处理,再运用逐步回归法选择的特征波长建立牛奶多类判别分析模型。结果表明,对12种牛奶样本混合识别,总体判别精度高达95.5%,其中蒙牛、伊利和光明三种原味酸奶的总体正确识别率为88.3%;对这三种原味酸奶构成的样本子集单独识别,其总体正确识别率为88.7%。这说明FISS能够用于牛奶品种识别研究,还发现为实现有针对性的牛奶品种鉴别,同类型不同厂家生产的牛奶最好单独识别,这不仅能减少模型变量,提高模型运算效率和稳定性,也能提高判别的总体精度。

先进的多光谱成像系统

法国Cedip红外系统公司最近推出一种取名为Satir的先进多光谱成像系统。该多光谱成像系统是为那些想对空中、海上或陆地上的目标进行红外分析的用户设计的。它由三台红外焦平面列阵摄像机组成，能以三个主要的红外波段（1μm-2．5μm、3μm-5μm和8μm-12μm）进行可靠的红外辐射测量。该成像系统的每台摄像机均配备有一台用于实时存储的计算机。这些计算机连接一台PC服务器，后者可对它们进行控制和提供图像处理。

先进的多光谱成像系统

法国Cedip红外系统公司最近推同一种取名为Satir的先进多光谱成像系统。该多光谱成像系统是为那些想对空中、海上或陆地上的目标进行红外分析的用户设计的。它由三台红外焦平面列阵摄像机组成，能以三个主要的红外波段（1μm-2．5μm、3μm-5μm和8μm-12μm）进行可靠的红外辐射测量。该成像系统的每台摄像机均配备有一台用于实时存储的计算机。这些计算机连接一台PC服务器，后者可对它们进行控制和提供图像处理。

采用可见/近红外成像光谱技术的玉米籽粒品种识别

利用地面成像光谱辐射测量系统(Field Imaging Spectrometer System,FISS)获取了5种玉米籽粒的成像光谱数据,经反射率反演、噪声去除和一阶微分处理后,运用Wilk-lambda逐步判别法进行波段选择并建立判别模型。交叉验证结果表明:(1)平均识别精度为91.6%,除了高油115的识别精度仅有87%外,其他品种的识别精度均在90%以上;(2)在分类方案、光谱波段数、每类样本数量不变的情况下,分类精度受类别数和类别间可分性的影响;(3)随着入选波段数的增加模型识别精度逐步提高。因此成像光谱技术在玉米品种的识别以及质量检测方面具有重要的应用前景。

基于机载三维成像仪快速获取数字地面模型

机载三维成像仪是集成GPS、姿态测量装置、激光测距仪和光谱成像仪的新型航空遥感系统,它能同步获取地面目标的定位、定性数据。本文简要介绍了机载三维成像仪系统,在计算出扫描激光测距点三维坐标的基础上,着重分析了DTM快速生成算法,包括DTM的快速内插和航带间的自动无缝拼接。

基于ASD和FISS的植被叶片氮素含量反演研究

地面成像光谱系统能够在更为微观的尺度上满足多元化应用需求，实现对植物群体、单个植株的快速精细探测，获取精细的植被生理参量的空间信息，从而弥补大尺度远距离遥感难以发挥作用的领域。本文采用ASD地物光谱仪和新型地面成像光谱系统FISS，以大豆叶片为研究对象，获取大豆叶片ASD光谱及FISS成像光谱数据，探讨大豆植株叶片的图像特征、反射率光谱、导数光谱、光谱指数等光谱特征变量与叶片氮素含量的相关性，建立植株叶片氮素含量的估算模型。研究结果表明：FISS地面成像光谱仪和ASD地面非成像光谱仪对氮素具有敏感指示的波段区间一致，480~520nlrl和680~720nin区间的波段范围与氮素含量具有较高的相关性；导数光谱特征所得精度要比原始光谱特征所得精度高，说明导数光谱对氮素含量的指示更为敏感，可以更加有效地提取氮素含量信息；反演模型对氮素含量反演精度的影响低于光谱特征对精度的影响。研究表明FISS数据由于其独特的测量方式和图谱合一的特点，可以更加准确地用于植被氮素含量的反演，实现植被叶片氮素含量的快速实时无损监测及图像可视化表达。

发展中的欧洲气象卫星计划

发展中的欧洲气象卫星计划盛永伟国家卫星气象中心国家卫星气象中心十分重视同国际伙伴的合作，已同ＮＯＡＡ（美国海洋与大气管理局）和ＥＵＭＥＴＳＡＴ（欧洲气象卫星组织）等建立了良好的关系。应ＥＵ－ＭＥＴＳＡＴ主任Ｊ．Ｍｏｒｇａｎ博士的邀请，笔者有幸于１９９...