发布时间 : 星期六 文章光谱成像文献摘要 - 图文更新完毕开始阅读
价值。由于高光谱遥感图像数据量巨大，给数据的存储和传输带来过重负担，因此高光谱遥感图像的压缩技术成为重要的研究课题之一。本文以小波变换、神经网络、多尺度几何分析、独立成份分析和编码技术为基础，对高光谱遥感图像的压缩技术进行了系统深入的研究，主要研究工作及其成果如下： 在分析整数小波变换性能和高光谱图像特征的基础上，针对机载高光谱图像无损压缩技术的低计算复杂度和高压缩速度的要求，提出了一种基于整数小波变换和谱间线性预测的高光谱遥感图像无损压缩算法。该算法用可逆整数小波变换去除图像的空间冗余；在谱间去相关方面，通过抽样计算相邻图像的相关系数，根据相关系数进行谱间判定预测；最后对残差图像进行自适应算术编码。该算法具有计算简单，适合并行处理和易于硬件实现的特点。实验结果表明：对于所用机载64波段的遥感图像，该算法的压缩比高于侧四邻域预测树算法并和误差补偿预测树算法的结果相当，而且压缩时间不超过误差补偿预测树算法的四分之一。 码书设计是矢量量化的关键技术之一，在分析介绍矢量量化技术和自组织映射(SOFM)神经网络的基础上，针对矢量量化技术中经典的LBG算法和SOFM神经网络学习算法的不足，对SOFM神经网络学习算法进行了改进，提高了码书的训练速度和码书的性能。提出了一种基于SOFM码书设计的矢量量化和分类谱间预测相结合的高光谱遥感图像无损压缩算法，该算法首先对高光普图像的光谱维进行矢量量化，其次用波段矢量减去对应类别的码矢量得到残差图像，残差图像减少了高光谱图像的空间相关性，并且在矢量量化的基础上构造分类谱间预测器去除谱间相关性，最后对预测后的数据、分类图和码书进行自适应算术编码。实验结果表明，与用经典的LBG算法进行码书设计相比，该算法具有更好的压缩性能。 遥感图像具有纹理丰富的特点，在压缩时，尽量保留这些细节信息对高光谱图像的后续分析是非常重要的。在分析Contourlet变换和基于小波系数Contourlet变换(WBCT)的基础上，针对它们用于压缩存在的问题，提出了基于小波系数的均衡方向变换(WUDFB)方法，不仅克服了Contourlet变换具有4／3冗余度的缺点，而且能够有效地减少WBCT在轮廓和平滑区域引入的噪声。进而提出了一种基于WUDFB的高光谱图像压缩算法，该算法通过WUDFB变换和预测去除空间和谱间冗余，通过设计实现的无列表集合分割嵌入式块编码器(NLS)对变换和预测后的系数进行编码，生成嵌入式码流。实验结果表明，该算法与基于小波的算法相比，重构图像能够较好的保留原始图像的细节信息，并且在高压缩比的情况下，能得到较高的平均峰值信噪比。 根据独立成分分析(ICA)的特点，将其用于高光谱遥感图像数据的降维，针对ICA产生的独立成分分量IC图像在出现顺序上是随机的这一问题，提出了一种以高阶统计量作为判断准则的IC图像选取方法。在此基础上，提出了一种基于ICA的面向分析的高光谱图像压缩算法，该算法首先通过ICA提取高光谱数据的光谱特征实现高光谱图像降维，再对降维后的IC图像采用预测和自适应算术编码的方法进行压缩。为了验证算法的后续分析能力，设计并完成了高光谱遥感图像的分类精度实验和对小目标信息保存能力的实验。实验结果表明，该算法与基于PCA降维的算法相比，虽然峰值信噪比有所降低，但压缩比有所提高，并且解压后的IC图像具有更强的分类能力，重构图像对小目标具有很好的信息保存能力，便于对小目标的探测与识别，具有重要的国防应用前景。 以上理论分析结果和算法已用国家863-308提供的64波段高光谱图像和美国AVIRIS 220波段高光谱图像进行了实际验证，取得了令人满意的结果。
62干涉光谱成像数据处理技术
摘要：本论文按照干涉光谱成像技术数据获取、处理及应用整个流程，对干涉光谱成像数据处理过程的几个关键环节进行分析，从而为干涉光谱成像技术的工程化应用奠定基础。本论文的主要研究内容包括： 1、对光谱成像技术进行归纳总结，简要介绍了光谱成像技术的概念、分类、数据处理及主要应用。 2、介绍了干涉光谱成像技术的基本理论，对干涉光谱成像仪数据量进行分析；通过对干涉数据的特点进行分析，
提出干涉数据的光谱插值预测与量化编码(SIP&QC)压缩方法。 3、分析了仪器线型函数及信噪比对干涉光谱成像仪光谱辐射定标的影响，提出干涉光谱成像仪器设计中应遵循的一些原则，并提出一种低信噪比情况下干涉光谱成像仪光谱辐射定标方法。 4、对光谱解混合技术进行研究，在特征空间内对光谱数据进行分析，导出光谱数据的线性混合模型，通过对光谱数据存在形式的理解，提出基于特征空间分析的最终端元光谱提取方法(F-BED)，并对光谱数据进行解混合。 5、介绍了目前动镜式干涉光谱成像仪的特点，针对实时目标光谱探测的特殊应用需求，提出一种实时目标干涉光谱探测技术，对其优缺点进行分析，并对目标干涉光谱探测及光程差设计进行仿真分析。 本论文的主要创新点包括以下几个方面： 1、理论分析了干涉光谱成像仪数据量，并与常规色散型光谱成像仪的数据量进行比较； 2、提出了一种有效的干涉数据压缩方法，通过仿真，在相对光谱二次误差(RQE)＜1％情况下，压缩比优于5：1； 3、分析了仪器线型函数及信噪比对干涉光谱辐射定标的影响，提出干涉光谱成像仪器设计中应遵循的一些原则； 4、针对低信噪比干涉数据，提出一种行之有效的干涉光谱辐射定标方法； 5、在特征空间内推导光谱线性混合模型，提出一种有效的最终端元光谱提取方法。 6、针对特殊应用，提出一种实时目标干涉光谱探测系统，对其可行性及光程差设计进行分析。
63 显微高光谱成像系统的设计
摘要:设计出一种基于棱镜2光栅2棱镜组合分光方式的显微高光谱成像实验系统。系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用棱镜2光栅2棱镜组合元件在后光学系统进行光谱分光,利用高精度载物台自动装置驱动样品进行推扫成
像,选用PCI 总线作为数据采集的微机接口。整个系统由显微镜、分光计、面阵CCD 相机、载物台自动装置以及数据采集与控制模块等几部分组成。系统的光谱范围从400 nm 到800 nm ,120 个波段,光谱分辨率优于5 nm ,空间分辨率大
约1μm。该系统具有直视性、光谱分辨率高、结构紧凑、成本低等优点;不仅能够提供微小物体在可见光范围的单波段显微图像,而且能够获得图像中任一像素的光谱曲线,实现了光谱技术和显微成像技术的结合,成功的将成像光谱技术应用到显微领域,可广泛应用于临床医学、生物学、材料学、微电子学等学科领域。
64 小型线形可变滤光片分光的可见成像光谱仪及其特性研究
摘 要 本文设计了一种使用线形可变干涉滤光片的小型成像光谱仪。使用CCD 摄像头作图像传感器, 通过微动平台带动线形可变干涉滤光片, 横向扫描通过面阵CCD 的每个像元, 每扫描一步所得到的总体图像中不同列的像元是由不同波长的单色部分像元组成, 随着扫描步进, 这些单色部分像元的波长随之变化, 最后采用图像重构的方法得到一系列单色图像( 可见光波段400~ 700 mn) 。扫描间隔由所需的单色图像的光谱分辨率和各单色图像间的波长间隔来确定。经过试验证明, 此成像光谱仪充分利用了线型干涉滤光片的性能,其光谱分辨率为16 nm, 同后者的光谱带宽相差无几。仪器的空间分辨率由成像系统和CCD 来确定。该仪器装置具有结构简单, 高空间分辨率, 较高光谱分辨率, 扫描速度快等特点。通过一个伪装识别试验, 验证了仪器的性能指标。
65 成像光谱技术的新发展
摘要
成像光谱仪把成像技术与光谱技术融为一体, 可在空间和光谱两个方面对目标进行识别和分析本文对年代以来迅速发展的时间调制及空间调制两类干涉成像光谱仪的基本原理、组成、性能特点等进行了介绍与分析
66 光谱成像检验技术
摘要:光谱成像组合了光谱技术和成像技术。通过运用成像光谱仪,光谱成像方法可以记录被检验物体在一个较宽光谱范围内均匀密集分布的窄波段反射光或荧光亮度分布影像,形成含有物体亮度信息和光谱信息的光谱影像集。这种技术方法可以用于物证的形态特征检验和物质成分检验。相对传统光谱检验或成像检验技术,光谱成像检验的能力和效果都具有明显优势。
67 推扫式光谱成像检测系统及其在中药材检测中的应用
摘要：本文将光谱成像检测技术应用于中药的指纹图谱检测中，设计了一套基于光栅分光的推扫式光谱成像检测系统。利用该系统不但可以检测中药材的特征光谱信息，同时还可以获得这些光谱信息的空间分布情况。相对于其它中药指纹图谱检测方法，该系统具有测试简单、快速和无损的特点。
本文详细描述了整个推扫式光栅光谱成像检测系统的方案、设计思路及系统 各个组成器件的原理及特点。针对中药材检测的具体要求确定了系统各主要参数的范围。完成了系统的设计、研制与调试，并对系统的主要参数做了测定。同时，基于中药测试的方法学考查方法，对系统的稳定性、重复性及精密度进行了测试。作为一项实验性研究，本文验证了利用推扫式光栅光谱成像检测技术可以获取中药材的特征指纹图谱，并且该系统的成本相对较低，相信会对中药光谱图像检测系统的实用化和产业化做出一定的贡献。
本文利用所研制的推扫式光栅光谱成像系统检测以西洋参为代表的中药材。通过对不同等级的西洋参及西洋参的有效成分(人参总皂昔)进行分类检测，建立了西洋参的荧光强度与其总皂昔含量存在对应关系，可以通过检测西洋参的荧光光谱强度判断其品质。从而，得到了一种简单、快速、无损的中药材品质判定方法。
68 无人机载小型多光谱成像仪的设计
摘 要 多光谱成像仪是一种有效的对地观测工具，航空机载多光谱成像仪在遥感领域得到广泛的应用。介绍一种新的小型多光谱成像仪的设计，以小型化、轻量化研究为特点，使其与小型无人飞机精密结合，成为一种灵活机动的海洋监测工具，将在海洋污染、赤潮发现、原油泄漏等重大事件监测上发挥作用。
69 CCD光谱成像技术在光纤光栅解调技术中的应用
光纤布拉格光栅FBG(Fiber Bragg Grating)传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高和小巧等特点，已成为光纤传感领域的一个研究热点。目前FBG已被广泛应用于大型复合材料和混凝土建筑物的结构监测、电力、医药和化工等领域，其中FBG传感信号解调是其传感应用中的重点和难点。 本文在详细了解国内外光纤光栅传感技术及其传感信号解调技术研究现状的基础上，深入研究了光谱成像技术用于光纤光栅解调的原理与方法，建立了应用线阵CCD(Charge Coupled Device)的光纤光栅光谱成像法波长解调系统。 在详细研究光谱成像理论的基础上，对光谱成像系统中各个光学元件进行了设计。结合CCD在微小型光纤光谱仪中的应用，通过合理选择分光元件，设计了一种小型化的光谱法波长解调系统。运用Zemax软件进行光路追迹和测试，设计出了适合光纤光栅解调的光学元件的参数。采用新型的现场可编程器件FPGA(Field Programmable Gate Array)设计了线阵CCD器件TCD1500C驱动电路，用Quartus软件将FPGA配置成32位CPU用于测量数据处理，进而实现了一种新型高度集成化的光谱成像数据采集系统。 运用可调谐半导体激光器进行了波长解调模拟实验。通过调谐激光器的输出波长，来模拟光纤光栅受到外界的作用而产生的
反射Bragg波长的变化，验证了理论分析的结果，为实现小型化的光谱成像法光纤光栅解调仪奠定了实验基础。论文中还对波长解调系统的分辨率进行了分析，详细讨论了影响系统分辨率的主要因素，提出了提高分辨率的方法。运用Origin软件对采集到的数据进行处理和分析。对光谱成像波长解调系统的标定方法进行了详细的研究，提出了一种适合CCD光谱成像波长解调系统的标定方法，为这种光谱成像波长解调系统的实用化打下基础。
70 基于LASIS的高分辨高光谱成像仪光学系统设计及杂光分析
摘要：
光谱成像是一种将光谱分析技术与图像处理技术相结合的技术，是近年来的研究热点，己成功地应用于航空航天遥感和军事侦察领域以及农业、灾害监测等方面。高光谱成像仪能够在连续谱段上对同一目标成像，可直接反映出被观测物体的光谱特征，甚至物体表面物质的成分。
本文在分析了干涉式光谱成像仪原理的基础上，结合一种基于LASIs的高光谱成像仪展开研究，主要研究内容包括:
1.为高光谱成像仪设计一套光学系统。首先，根据高光谱成像仪前置镜长焦距、小视场、宽谱段的指标，提出3种基本光学系统，通过比较确定R C型式的反射结构为前置镜的基本结构型式。结合像差理论确定R C系统的初始结构，并引入校正板获得最终优化结果。接下来，设计高光谱成像仪的准直镜和成像镜，通过更换玻璃，降低二级光谱色差。最后，根据高光谱成像仪光学系统的要求，设计一种Sagnac横向剪切干涉仪。推导了干涉仪剪切量和错位量的计算方法，并用作图法确定Sagnac干涉仪几何尺寸，整套光学系统成像质量佳。 2.对高光谱成像仪的系统结构进行杂散光分析。首先结合高光谱成像仪进行
消杂光设计，为R一C前置镜设计了遮光罩和挡光环。然后根据杂光分析的一般步骤，用杂光分析软件肠acePro进行光机系统建模，计算了0.5碑0。不同离轴角度的点源透过率。像面照度的分析结果表明，该系统满足杂光抑制指标。
71 便携式紫外双光谱成像系统的设计
摘要 随着紫外探测技术在军事应用领域中的不断发展和日臻完善，它的应用范围开始逐步拓展到民用领域之中。本文在日盲紫外探测技术的基础上，利用基于紫外可见分光技术的双光谱成像技术和基于DSP的数字图像融合技术，研制了便携式的紫外双光谱成像系统。本系统可以用于电晕放电和森林火灾等的实时探测及定位。 以微光像增强器为核心器件，在日盲紫外滤光技术和光谱转换技术的基础上，文中提出了利用光锥耦合的方式设计新型日盲紫外成像系统，紫外信号探测效率和成像质量得到了很大的提高。同时，开发了以TI公司的DSP芯片TMS320DM642为核心的图像处理硬件平台，并在此基础上设计了以图像融合为核心的系统级程序，实现对可见和紫外两路信号的融合处理，并能够将探测结果实时显示和存储。另外，设计了光路系统的机械结构，使整个系统结构更加紧凑，光路调节更加简便，工作性能更加可靠。 本文论述了紫外双光谱成像系统的研究背景、研究意义和总体设计方案。着重介绍了分光系统、紫外转换和增强系统以及DSP图像融合系统等各个模块的具体实现。实验结果表明紫外双光谱成像系统运行稳定、可靠，达到了对紫外信号进行实时探测、显示和存...
72 高光谱图像压缩技术研究进展
73 基于EZW的高光谱图像压缩技术研究
74 基于感兴趣信息的高光谱图像压缩技术研究
高光谱图像具有比多光谱图像更多的信息量和更高的光谱分辨率,因此它能解决许多多光谱图像不能解决的问题。但与此同时它也带来了数据量的海量增长,海量的数据给数据的计算、存储和传输都带来了巨大的困难,所以压缩是非常必要的。由于高光谱图像空间和谱间分辨率的关系,对高光谱图像后期应用非常重要的大量信息,常常存在于高频信息中,而传统的高光谱图像压缩方法,通常保留低频信息而舍弃高频信息,因此建立一种可以保护高光谱图像中那些感兴趣的重要信息,提高重建图像的后期应用性,是非常有意义的。 本文主要研究了基于感兴趣信息保护的高光谱图像压缩技术。其主要内容包括如下四个方面: 1)对高光谱图像相关性及感兴趣信息的特征的分析。高光谱图像具有极强的空间与谱间相关性,这是高光谱图像压缩的基础;感兴趣信息的特征主要包括空间矩特征与谱间光谱吸收指数特征,这是感兴趣信息提取的基础。 2)高光谱图像空间与谱间感兴趣信息的提取及标定。信息提取主要采用的是光谱微分法和空间形态滤波的方法,信息标定部分采用的是感兴趣区域最小外接矩形法。通过实验证明,本文给出的信息提取及标定方法,可以有效地提取并准确标定高光谱图像中的感兴趣信...