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基于可获取光盘技术与频域分析的高光谱成像仪器架构
摘要： 高光谱成像（HSI）是一种新兴的仪器技术，因其能够测量重要的光谱特征而在许多应用中具有巨大潜力。然而，高光谱成像技术的广泛应用需要开发易于获?。闯杀镜土也僮骷虻ィ┑母吖馄壮上褚瞧骷芄埂１疚奶岢?、设计、开发并评估了一种基于现成组件集成与傅里叶分析频率复用的快照式易获取高光谱成像仪器架构。在实验中，入射图像光束通过动态编码孔径被分割为多个空间图像通道，每个通道分配有特定的动态二进制编码。该动态编码孔径利用改造衍射光盘技术构建，并设计有策略性的不透明与透明区域。当其由电机旋转时，动态二进制编码结合傅里叶分析用于识别各空间图像通道的衍射信号。这些空间重叠的衍射光谱被投射至电荷耦合器件传感器，并通过傅里叶分析区分每个空间图像通道。所得傅里叶振幅谱根据实验仪器几何结构转换为对应的波长函数。通过与商用光谱仪数据对比评估了该高光谱成像仪器架构的性能。所提出的架构可适配二维操作模式。最终，该易获取高光谱成像仪器架构将惠及资金有限且需要经济型高光谱技术的地区。
关键词： 电磁设备、光学衍射、高光谱传感器、多光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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遥感监测水生外来入侵植物生物防治损害
摘要： 水生外来入侵植物（AIAP）对淡水生态系统构成重大威胁，给南非有限的水资源带来巨大压力。为减轻这些非原生区域植物带来的负面环境影响，已启动生物防治计划。遥感技术可作为有效工具，用于检测、绘制和监测AIAP物种的生物防治损害。本文整合了以往与当前关于应用遥感技术检测和绘制AIAP生物防治损害的研究。首先描述了生物防治损害的光谱特征，随后综述并综合分析了叶绿素含量和叶绿素荧光作为生物防治损害前视指标的遥感潜力，同时探讨了多光谱与高光谱传感器在绘制不同严重程度生物防治损害方面的效用。论文还提出了具有实际应用潜力的主流机器学习算法来分类生物防治损害。最后总结了遥感监测生物防治损害的挑战，并提出建议以指导未来研究成功检测和绘制AIAP生物防治损害。
关键词： 机器学习算法、多光谱传感器、叶绿素含量、水生外来入侵植物（AIAP）物种、叶绿素荧光、高光谱传感器、遥感、生物防治损害
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于归一化植被指数和叶片组织养分浓度的稻草移除田块甘蔗产量预测
摘要： 为生产生物能源而全部或部分移除甘蔗（Saccharum spp. L.）秸秆可能会降低土壤质量，进而对作物产量产生负面影响。低产潜力植株的叶片组织养分浓度可能较低，这会改变冠层在不同波长下的光反射率。因此，与叶片组织养分浓度相关的植被指数（如归一化差异植被指数NDVI）可成为监测秸秆管理下甘蔗潜在产量变化的有效工具。研究在巴西圣保罗州两个地点评估了NDVI监测不同秸秆移除率导致甘蔗产量变化的潜力，设置0%、25%、50%和100%四个秸秆移除处理。用于计算NDVI的数据通过卫星影像（中巴地球资源卫星四号CBERS-4）和高光谱传感器（荷兰阿尔梅洛马尔文帕纳科公司的FieldSpec光谱辐射仪）获取。除测定甘蔗产量外，还分析了叶片组织养分（氮、磷、钾、钙和硫）浓度。NDVI能有效预测不同秸秆移除率下的甘蔗产量，其中卫星影像衍生的NDVI比高光谱传感器的预测效果更优。此外，叶片组织氮和磷浓度也是构建甘蔗产量预测模型的重要参数?；贜DVI数据和叶片组织养分浓度的预测模型方法，可帮助巴西甘蔗产业监测生物能源集约化管理区域的作物产量变化。
关键词： 植被指数、卫星影像、产量监测、高光谱传感器、作物残茬管理、遥感
更新于2025-09-22 12:14:58
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利用胶体量子点获取高光谱数据
摘要： 高光谱传感器作为一类新型器件，将光子检测功能与超高光谱分辨率集于一体，在依赖光学信息输入的应用领域展现出重要潜力。尽管技术持续进步，红外高光谱传感器的广泛应用仍主要受限于外延半导体（如碲镉汞、锑化铟及超晶格）生长与加工的高昂成本。研究表明，胶体量子点（CQDs）为开发低成本、紧凑化且灵敏度高的可调谐红外高光谱传感器提供了可行路径。通过将CQDs传感器与分布式布拉格反射镜滤光片阵列直接集成，可实现64个半高全宽低至≈30 cm?1的窄带通道。实验验证了利用CQDs传感器快速（≈120 ns）高灵敏度（>1010 Jones）的特性，成功获得分辨率高达180的高光谱测量结果及短波红外波段的高光谱图像立方体。
关键词： 胶体量子点、法布里-珀罗滤波器、高光谱传感器、红外探测器
更新于2025-09-12 10:27:22
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高光谱影像中组分选择策略的评估
摘要： 高光谱影像（HSI）整合了覆盖电磁波谱不同区域的众多连续窄波段。然而主要挑战在于"休斯现象"导致的高光谱数据高维特性，因此在应用分类算法获取精确专题图前必须进行降维处理。本研究聚焦以下特征提取算法：主成分分析（PCA）、最小噪声分离（MNF）和独立成分分析（ICA）。通过文献调研发现，现有研究既缺乏这些技术的对比分析，也缺少确定最优成分数的精准策略。因此首要目标是：比较紧凑型机载光谱成像仪（CASI）传感器高光谱数据中传统降维技术（PCA、MNF和ICA）的效果，并评估变换空间内选择最适成分数的不同策略；次要目标是：通过按电磁波谱覆盖范围划分CASI高光谱数据区域来建立新降维方法，将各光谱区域变换空间所选成分进行堆叠，通过评估该堆叠变换空间验证所提方法能否提升最终分类精度。
关键词： 高光谱传感器、遥感、纹理测量、分类、特征提取、生态系统管理
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于高光谱遥感的水质建模
摘要： 本研究旨在通过遥感数据估算湖泊学变量。2011年3月和2012年8月，在塞阿拉州奥罗斯水库的20个采样点收集了数据，分析的指标包括：塞奇盘透明度、浊度、水中悬浮无机颗粒物（SIS）、水的电导率（CE）及辐射测量数据。随后对双向反射率因子（FR）与SIS、CE、浊度和透明度数据进行了相关性分析，并建立了简单回归模型。针对SIS指标，最佳拟合模型为SIS = 860.1679*FRl720^1/0.6427（决定系数R2=0.90）；浊度回归模型为Turb = ((FRl720 – 0.0217)/0.0017)（R2=0.90）；透明度模型为Transp = ((-FRl653 + 0.171)/0.1375)（R2=0.92）；电导率模型为CE = ((-FRl632 + 0.5352)/1.6278)（R2=0.93）。所有模型的p值均小于0.001，表明这些湖泊学变量可通过遥感手段进行量化。
关键词： 高光谱传感器，水质监测，半干旱地区
更新于2025-09-09 09:28:46