하이 맵 이미징 스펙트럼 데이터의 품질 평가

공수 영상 스펙트럼 데이터는 영상 스펙트럼 탐지기가 나노 대역 내에서 대기가 전송된 후 물체의 방사선 에너지를 반사하는 반응이다. 지상 대상 반사 특성 (ρ), 대기 전송 (υ λ), 기기 밴드 범위 (λ), 밴드 응답 함수 (S(λ), 스펙트럼 해상도, 순간 필드 (IFOV) 및 신호 대 잡음비 (SNR) 의 함수입니다. 각 픽셀의 응답 값 (DN 값 또는 스펙트럼 방사 밝기 값) 은 이러한 기술 매개변수에 따라 달라집니다. 일반적으로 같은 대기에서 전송되는 스펙트럼 특성을 가진 그림 반사의 경우 대역폭이 넓고 지면 픽셀 크기가 크면 해당 적분 에너지가 더 많아지고 신호 대 잡음비도 높아집니다. 반대로, 신호 대 잡음비는 낮다. 밴드의 스펙트럼 해상도가 나노 수준에 도달하면 신호 대 잡음비를 높이는 열쇠는 탐지기의 응답 특성을 높이는 것입니다. 현재 가시광선 밴드에서 탐지기의 응답 특성이 크게 향상되었지만 단파 적외선에서는 기기의 응답 특성을 높이는 것이 더 어렵습니다. 이 섹션에서는 HyMap 데이터의 통계 분석, 추출된 스펙트럼 피쳐의 파장 분석, 소음 및 신호 분리 기술 (MNF) 및 기타 방법을 통해 품질을 평가합니다.

이미지 품질 분석

얻은 128 밴드 HyMap 데이터에는 4 개의 밴드 (437φ, 88 1φ, 16 18φ) 가 있습니다 사용 가능한 데이터는 실제로 124 밴드 데이터만 있습니다. 이 네 개의 악대 중 기본적으로 광물의 특징 스펙트럼이 없어 광화 변경 정보 추출과 광물 지도에 큰 영향을 미치지 않는다.

시각 검사와 통계 분석을 통해 124 밴드 영상 데이터의 품질이 더 좋다는 것을 발견했다. 여기서 1396φ (그림 4-2-2(a)) 및 14 1 1φ (그림 4) 이 두 밴드는 대기 수증기 함량을 추출하여 대기 교정의 근거를 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 나머지 122 밴드 그림 이미지는 그림 4-2-2(c) 와 같이 매우 선명합니다.

4.2.2.2 데이터의 신호 대 잡음비 분석

신호 대 잡음비는 이미징 스펙트럼에서 가장 중요한 지표 중 하나입니다. 이미징 스펙트럼은 주로 재구성 스펙트럼의 미세한 특징에 따라 그림을 구분하고 식별하기 때문에 신호 대 잡음비는 암석 지질체 스펙트럼 피쳐의 추출 및 적용에 직접적인 영향을 미칩니다. 신호 대 잡음비를 분석하는 방법에는 이론 계산, 시뮬레이션 분석 및 통계 분석이 있습니다. HyMap 데이터의 신호 대 잡음비 분석은 통계 분석 방법을 사용합니다. 통계 분석은 122 밴드 데이터만 사용합니다 (불량 밴드 및 소음이 매우 낮은 밴드 수는 포함되지 않음). 이 122 밴드의 원시 데이터와 지면 동기화 교정으로 생성된 반사도 데이터를 기준으로 신호 대 잡음비 통계를 수행하고, 선택한 노란 땅을 통계적으로 분석하고, 표면이 고르게 분포되어 10× 10 픽셀 범위가 있습니다. 그림 4-2-3 은 가시 광선, 근적외선 및 단파 적외선 대역에서 HyMap 데이터의 신호 대 잡음비 곡선입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 원시 데이터의 신호 대 잡음비는 80 ~ 140 사이이고 가시광선의 평균 신호 대 잡음비는 120 정도이며 단파 적외선의 신호 대 잡음비는 70 ~ 100 사이입니다 이것은 또한 각 밴드 적외선 범위 내의 암전류 (그림 4-2-5(b)) 가 가시광선 대역의 암전류 (그림 4-2-5(a)) 보다 거의 6 배 높다는 사실을 설명할 수 있다. 400 ~ 2500 φ 파장 아래에서 수정된 반사도 데이터의 신호 대 잡음비 곡선 (Ref) 은 원시 데이터의 DN (신호 대 잡음비 곡선) 보다 높습니다. 특히 가시광선 파장에서는 40 ~ 60 φ, 단파 적외선 아래에서 두 곡선이 기본적으로 일치합니다.

표 4-2- 1 HyMap 이미징 스펙트럼 밴드 및 파장 보정 매개변수 테이블

계속됨

그림 4-2-2 실험 영역 하이 맵 이미지 품질 비교

4.2.2.3 데이터의 안정성 분석

알려진 교정등의 스펙트럼 복사도 응답값의 최대값, 최소값, 평균 및 분산에 대한 통계 분석을 통해 기기 응답 데이터의 안정성을 반영할 수 있습니다. 그림 4-2-4 는 HyMap 교정등이 비행 밴드에 있는 스펙트럼 응답 데이터의 최대값, 최소값, 평균 및 분산 곡선을 보여 줍니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 측정된 라이트 스펙트럼 응답값의 최대값, 최소값 및 표준 편차 곡선은 평균 곡선과 거의 일치하며, 이미징 스펙트럼 온라인 비행에서 얻은 그림 스펙트럼 정보 데이터 이동이 작고 안정적이라는 것을 알 수 있습니다. 온라인 비행 감지의 소음 (암전류) 곡선 데이터 값은 작고 편차는 작습니다 (그림 4-2-5). 16 bit (0.65536) 와 결합된 데이터 정량화 값은 큰 동적 범위, 표면 반사도가 가장 높을 때 신호가 포화되지 않는 등의 특징을 가지고 있습니다. , 또한 얻은 데이터가 안정적이고 신뢰할 수 있음을 보여줍니다.

그림 4-2-3 실험 영역 하이 맵 이미징 스펙트럼 데이터 신호 대 잡음비 곡선

그림 4-2-4 hy map 온라인 비행 정렬 교정등 해당 곡선

그림에서 곡선의 하향식 정렬 순서는 오른쪽 문자의 하향식 해석 순서에 해당합니다.

4.2.2.4 데이터의 MNF 분석

그림 4-2-5 hy map 480nm 및 2200nm 파장 아래의 암전류 곡선

최소 잡음 분리 방법 MNF (미니? μm 잡음 점수) 는 다중 스펙트럼 원격 감지 데이터의 주성분 분석 (PCA) 과 유사한 직교 변환입니다. 직교 변환은 신호와 노이즈를 분리할 수 있으며, 변환 후 처음 몇 개 밴드의 고유 값은 다음 몇 개 밴드의 고유 값보다 훨씬 큽니다. 그리고 이러한 밴드는 그림의 스펙트럼 정보 대부분을 집중시켜 명확한 그림 이미지를 보여줍니다. 후면 밴드에 포함된 그림 스펙트럼 정보는 순차적으로 줄어들고 소음은 증가합니다 (Green, A.A., Berman, M., Switzer, P. 등, 1988). Lee J.B 등1990; 양카이, 2003 년). 그림 4-2-6 은 첫 번째 영역의 7 번째 밴드 단파 적외선 27 개 밴드의 MNF 직교 변환 밴드 이미지입니다. MNF 밴드 1 은 전체 밴드의 밝기 배경, 즉 스펙트럼 배경을 나타내며 이미지에서 다른 MNF 밴드보다 밝습니다. 암광 지질체의 스펙트럼 정보는 2 ~ 6 밴드에 집중되어 이미지가 매우 선명하지만 소음도 점차 나타난다. 공간 지형과 같은 일곱 번째 영역의 텍스처는 매우 분명합니다. 시스템 소음은 7 번부터 9 번 대역까지 뚜렷하게 나타난다. 10 밴드 이후 임의 소음이 강해서 지질체의 스펙트럼 정보와 공간 정보를 거의 가린다. 이 밴드의 가시광선과 근적외선 밴드를 유사한 방법으로 분석한 결과 데이터의 신호와 소음이 분리될 수 있음을 알 수 있습니다. 따라서 HyMap 데이터 신호 및 소음 분포는 정상이며 가시 광선, 근적외선 및 단파 적외선에서 데이터 품질이 좋습니다.

그림 4-2-6 소음에서 밴드 스펙트럼 신호의 MNF 변환을 분리합니다

4.2.2.5 특징 스펙트럼의 파장 검출

이미징 스펙트럼 원격 탐사 암석 지질체는 이미징 스펙트럼 데이터에서 추출한 암석 특징 스펙트럼 정보를 이용하여 표준 암석 광산을 식별하는 스펙트럼 특징과 직접 일치한다. 식별된 피쳐 스펙트럼의 파장 위치가 정확한지 여부는 암석 광산 인식 및 매핑 효과에 영향을 미칩니다. 따라서 이미징 스펙트럼 데이터에서 검색된 준 반사도 스펙트럼 특성 데이터의 파장을 감지할 필요가 있습니다. 탐지 방법은 알려진 점의 HyMap 반사 스펙트럼의 흡수 특성 파장 위치를 스펙트럼 해상도가 높은 스펙트럼이 측정한 동일한 점의 그림 스펙트럼 특성과 비교하는 것입니다. 그림 4-2-7(a) 은 HyMap 이미징 스펙트럼 데이터에서 추출한 2000 ~ 2500 ~ 2500. 이 세 가지 견운모 광물 중 알오기단은 각각 2220φ (위쪽), 22 10φ (가운데) 및 2 195φ (아래쪽) 에 위치해 있다. 그림 4-2-7(b) 같은 지리적 위치에서 스펙트럼 해상도가 높은 PIMA 지상 스펙트럼으로 측정한 실크 운모 샘플 단파 적외선 스펙트럼 특성 곡선은 실크 운모 샘플의 Al-OH 그룹이 각각 22 18φ (위), 2206φ (중) 임을 보여줍니다 이 세 가지 Al-OH 함유 실크 운모 광물이 지면과 공기 중에서 측정한 파장 차이는 각각 2φ, 4φ, 1φ 이다.

그림 4-2-7 세 가지 실크 운모 광물 샘플이 포함된 HyMap 이미지 스펙트럼과 PIMA 스펙트럼의 특징파장 비교

그림 4-2-8(b) 은 동일한 지리적 위치 (그림 4-2-8(a)) 에서 항공 HyMap 이미징 스펙트럼과 지상 PIMA-II 에서 측정한 이온 방해석 광물의 특징 스펙트럼입니다. 이 두 스펙트럼 특징 곡선으로 볼 때, 항공의 반사도 곡선은 지상 테스트보다 약간 높으며, 2338φ 근처에는 강한 특징 흡수 계곡이 있어 기본적으로 겹칩니다. 따라서 HyMap 에서 추출한 암석 지질 스펙트럼 특성의 파장 위치 최대 이동은 1 ~ 2φ 일 수 있습니다.

4.2.2.6 요약

HyMap 이미지 품질에 대한 시각 분석, 데이터 신호 대 잡음비 분석, 데이터 안정성 분석, 데이터의 MNF 직교 변환, 스펙트럼 특징을 추출하는 파장 탐지 분석 및 비행 품질 분석을 통해 동천산 실험 지역에서 얻은 HyMap 이미징 스펙트럼 데이터의 품질은 다음과 같습니다. 1 가시광선, 근적외선 및 단파 적외선에서 얻은 스펙트럼 이미지 데이터 중 4 개의 밴드1만 있습니다. ② 가시광선, 근적외선, 단파 적외선 데이터의 신호 대 잡음비가 순차적으로 낮아져 가시광선은 약 120, 근적외선은 약 1 10, 단파 적외선은 약1이다 ③ MNF 변환 분석을 통해 HyMap 데이터의 신호와 소음 분포가 정상입니다. (4) 보정 램프 데이터가 안정적이고, 데이터 동적 범위가 크며, 반사도가 높은 암석 광산 데이터 신호가 포화되지 않습니다. ⑤ 전형적인 암석 광물 특징 스펙트럼 추출의 최대 가능한 파장 이동 범위는 1 ~ 2φ 이다.

요약하자면, 이번 실험에서 얻은 HyMap 이미징 스펙트럼 데이터는 신호 대 잡음비가 높고, 암광 지질체 이미지는 선명하고 대비가 적당합니다. 추출한 암광 스펙트럼 특성 곡선은 실측 암광 스펙트럼 곡선과 가깝다. 데이터의 스펙트럼 정보는 믿을 만하며 암석과 광물 매핑에 사용할 수 있다.

그림 4-2-8 항공 HyMap 과 지상 PIMA-II 에서 얻은 방해석 광물 특성 스펙트럼 비교