高光谱影像仪发展现况(转载)_昊量_新浪博客

 

航太观测技术是人类探索宇宙、星球生态及资源的重要技术,在观测技术领域,约分为二大主流,一是追求空间上的高解析度,应用于国防及土地变迁、国土规划等,早期遥测研究均朝此方面进行。 其次是隨著冷戰時代結束,追尋資源和生態保育,促使遙測研究與應用增加影像之光譜解析上的需求,而朝追求高頻譜解析度方向進行。其次是随着冷战时代结束,追寻资源和生态保育,促使遥测研究与应用增加影像之光谱解析上的需求,而朝追求高频谱解析度方向进行。 目前遙測界通稱能提供數百波段之影像儀為「高光譜儀」,稱提供上千波段者為「超光譜儀」。目前遥测界通称能提供数百波段之影像仪为「高光谱仪」,称提供上千波段者为「超光谱仪」。 本中心將遙測計畫列為主軸計畫之一,配合國家太空計畫及國內遙測研究需求,除已開發國人首套機載多光譜儀─植被及國土變遷觀測儀(VCDi) 外,現正進行高光譜影像儀的研製。本中心将遥测计画列为主轴计画之一,配合国家太空计画及国内遥测研究需求,除已开发国人首套机载多光谱仪─植被及国土变迁观测仪(VCDi)外,现正进行高光谱影像仪的研制。

國際上高光譜影像儀的發展,於可見光及近紅外光區(450–900 nm) 開發成熟,並有規格產品出售,然其價格不斐,因此未能在國內研究普及化。国际上高光谱影像仪的发展,于可见光及近红外光区(450–900 nm)开发成熟,并有规格产品出售,然其价格不斐,因此未能在国内研究普及化。 在近紅外光區(900–2500 nm)、中紅外光區(2–5 µm) 及遠紅外光(7–15 µm) 的高光譜影像研究仍屬個案大型計畫,都使用鏡片掃描(撣掃式) 於單一線型感測器而組合成像,因為這光譜區域面型感測器非常昂貴,且難以取得。在近红外光区(900–2500 nm)、中红外光区(2–5 µm)及远红外光(7–15 µm)的高光谱影像研究仍属个案大型计画,都使用镜片扫描(掸扫式)于单一线型感测器而组合成像,因为这光谱区域面型感测器非常昂贵,且难以取得。

本計畫依目前國際規格指標進行高光譜影像儀研製,目前已完成雛型體,其光譜範圍為450&ndsash;880 nm,xx解析度可達3 nm,共有240 個譜帶,可依不同視野更換鏡頭,FOV 20–50 度。本计画依目前国际规格指标进行高光谱影像仪研制,目前已完成雏型体,其光谱范围为450&ndsash;880 nm,xx解析度可达3 nm,共有240个谱带,可依不同视野更换镜头,FOV 20–50度。 使用面型CCD,其影像掃描方式有別於早期撣掃式(whiskbroom),為最近國際常用的推掃式(pushbroom),目前進行地面取像測試,未來將依此經驗開發機載儀器。使用面型CCD,其影像扫描方式有别于早期掸扫式(whiskbroom),为最近国际常用的推扫式(pushbroom),目前进行地面取像测试,未来将依此经验开发机载仪器。

宜兰双连埤高光谱影像
圖二、宜蘭雙連埤高光譜影像图二、宜兰双连埤高光谱影像

高光譜影像儀雛型(圖一) 含自製FOV 20 度望遠鏡和成像光譜儀,底座為自製掃描平台,可360 度自由掃描,儀控軟體可由使用者依使用之CCD 搭配其錄影程式錄製影像檔,並可分析各個光譜影像,軟體應用開發極具彈性且價廉。高光谱影像仪雏型(图一)含自制FOV 20度望远镜和成像光谱仪,底座为自制扫描平台,可360度自由扫描,仪控软体可由使用者依使用之CCD搭配其录影程式录制影像档,并可分析各个光谱影像,软体应用开发极具弹性且价廉。

日前受國立宜蘭大學自然資源學系的邀約,前往拍攝宜蘭大學校園植物園及太平山翠峰湖附近銅山原生台灣山毛櫸,測試高光譜影像儀野外拍景。日前受国立宜兰大学自然资源学系的邀约,前往拍摄宜兰大学校园植物园及太平山翠峰湖附近铜山原生台湾山毛榉,测试高光谱影像仪野外拍景。 由於校園內植物園含有40 餘種已知的植物,首先拍攝其高光譜影像,供不同植被遙測影像的判別研究,並做為學生長期觀查植物發育狀況之用。由于校园内植物园含有40余种已知的植物,首先拍摄其高光谱影像,供不同植被遥测影像的判别研究,并做为学生长期观查植物发育状况之用。 受該系阮忠信教授推介亦前往重要濕地生態保育地「雙連埤」拍攝水生植物,取得影像如圖二。受该系阮忠信教授推介亦前往重要湿地生态保育地「双连埤」拍摄水生植物,取得影像如图二。 阮教授特別強調濕地對自然生態系的維持、環保及氣候調節有很大的幫助,由於台灣土地狹小,主要雨量大都仰賴山區,因此山區的結雲起霧,對山中濕地的護持功能很大。阮教授特别强调湿地对自然生态系的维持、环保及气候调节有很大的帮助,由于台湾土地狭小,主要雨量大都仰赖山区,因此山区的结云起雾,对山中湿地的护持功能很大。

最後由該系陳子英及阮忠信兩位教授陪同,前往太平山翠峰湖拍攝銅山原生林台灣山毛櫸,陳教授強調台灣山毛櫸名列台灣4000 多種植物內五種保育類之一,而台灣山毛櫸品種是台灣特有原生植物,銅山一帶的山毛櫸估計有900 公頃,可能為世界{zd0},難能可貴的這些都是原生種。{zh1}由该系陈子英及阮忠信两位教授陪同,前往太平山翠峰湖拍摄铜山原生林台湾山毛榉,陈教授强调台湾山毛榉名列台湾4000多种植物内五种保育类之一,而台湾山毛榉品种是台湾特有原生植物,铜山一带的山毛榉估计有900公顷,可能为世界{zd0},难能可贵的这些都是原生种。 族群性強的台灣山毛櫸生長在東北季風強的高山稜線上,在秋冬之際樹葉由綠轉紅黃,不亞楓林葉紅之景。族群性强的台湾山毛榉生长在东北季风强的高山棱线上,在秋冬之际树叶由绿转红黄,不亚枫林叶红之景。 希望藉由此次拍攝,累積山毛櫸光譜遙測影像資料庫,為未來高光譜影像儀機載遙測進行前期觀測研究。希望藉由此次拍摄,累积山毛榉光谱遥测影像资料库,为未来高光谱影像仪机载遥测进行前期观测研究。

「杜鵑」飛去「彩雲」伴行,雖然在首次拍攝時,杜鵑颱風造成山路坍塌,阻絕太平山觀測之行,而讓我們改道觀測高山濕地雙連埤,在這片世外桃源,國寶級濕地保育區,蘊藏無數水中生物及濕地植物,值得讓我們藉由高光譜影像儀向大地學習。 「杜鹃」飞去「彩云」伴行,虽然在首次拍摄时,杜鹃台风造成山路坍塌,阻绝太平山观测之行,而让我们改道观测高山湿地双连埤,在这片世外桃源,国宝级湿地保育区,蕴藏无数水中生物及湿地植物,值得让我们藉由高光谱影像仪向大地学习。 很幸運地,在第二次拍攝時彩雲颱風未侵入台灣,並帶走烏雲,使得銅山台灣山毛櫸得以拍攝完成,希望能從對這片台灣特有原生林研究中,開啟高光譜影像儀在物種辨識的應用。很幸运地,在第二次拍摄时彩云台风未侵入台湾,并带走乌云,使得铜山台湾山毛榉得以拍摄完成,希望能从对这片台湾特有原生林研究中,开启高光谱影像仪在物种辨识的应用。

從這次拍攝過程,瞭解自然生態學者專家,親身步涉於原野森林,溯溪觀察各個生態變化,研究誠摯的精神,著實令人敬仰。从这次拍摄过程,了解自然生态学者专家,亲身步涉于原野森林,溯溪观察各个生态变化,研究诚挚的精神,着实令人敬仰。 期望未來高光譜影像儀在國內學者專家連袂提攜和指導下於遙測或民生科技有更多的應用。期望未来高光谱影像仪在国内学者专家连袂提携和指导下于遥测或民生科技有更多的应用。

 

 

                    

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