热红外高光谱成像技术的研究现状与展望 被引量：20

1

作者 王建宇 李春来 +4 位作者 姬弘桢 袁立银 王跃明 吕刚 刘恩光 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期51-59,共9页

高光谱成像具有精细的光谱分辨能力,在热红外谱段实施高光谱成像对目标探测与识别有显著效果.与国外相比,我国在该领域的研究还相对薄弱,应用部门的研究主要基于国外数据,国内尚未有成熟的仪器.对国内外研究现状进行了详细调研,并结合... 高光谱成像具有精细的光谱分辨能力,在热红外谱段实施高光谱成像对目标探测与识别有显著效果.与国外相比,我国在该领域的研究还相对薄弱,应用部门的研究主要基于国外数据,国内尚未有成熟的仪器.对国内外研究现状进行了详细调研,并结合目前国内已经布局的研究项目对该领域未来的发展进行了展望,对我国发展高性能空间红外光谱成像技术具有一定意义. 展开更多

关键词 热红外高光谱成像 背景抑制 低温光学 平面光栅 焦平面组件

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红外高光谱成像仪的系统测试标定与飞行验证 被引量：9

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作者 王建宇 李春来 +5 位作者 吕刚 袁立银 王跃明 金健 陈小文 谢峰 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期69-74,共6页

红外谱段是高光谱遥感中非常有用的波段,由于红外波段的能量小、焦平面探测器研制难、红外背景辐射大等原因,红外谱段的高光谱成像系统并不常见,目前仍然处于仪器发展阶段.本文介绍了一台机载热红外高光谱成像仪,它在8.0~12.5μm的光谱... 红外谱段是高光谱遥感中非常有用的波段,由于红外波段的能量小、焦平面探测器研制难、红外背景辐射大等原因,红外谱段的高光谱成像系统并不常见,目前仍然处于仪器发展阶段.本文介绍了一台机载热红外高光谱成像仪,它在8.0~12.5μm的光谱范围内可得到180个波段的光谱信息,光谱分辨率优于44 nm,光谱定标精度优于1 nm.仪器观测总视场14°,空间分辨率优于1 mrad,噪声等效温差优于0.2 K@300 K(平均).仪器于2015年5月开展了实验室辐射标定和光谱标定,并于2015年6月在中国浙江舟山开展了飞行试验,获取了指定区域的红外高光谱图像,处理结果表明红外高光谱数据立方体可以有效地反演地表温度和地表辐射率,反演的发射率曲线可以用于地物识别. 展开更多

关键词 红外高光谱成像 低温光学 光谱分辨率 焦平面组件 光谱定标

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热红外高光谱成像系统的背景抑制和性能优化 被引量：8

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作者 王建宇 徐卫明 +3 位作者 袁立银 林颖 何志平 刘军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期419-423,430,共6页

在分析热红外高光谱成像系统主要技术参数之间的制约关系的基础上,针对热红外高光谱成像系统目标能量微弱、背景热辐射严重等难点,提出了几种有效抑制背景辐射的措施,并建立了一套高背景抑制的热红外高光谱推帚式成像实验装置,实现了地... 在分析热红外高光谱成像系统主要技术参数之间的制约关系的基础上,针对热红外高光谱成像系统目标能量微弱、背景热辐射严重等难点,提出了几种有效抑制背景辐射的措施,并建立了一套高背景抑制的热红外高光谱推帚式成像实验装置,实现了地面试验成像.根据冷背景实验结果,分析了热红外高光谱成像系统的性能和各种影响因素的关系,并提出了系统性能优化的可行性. 展开更多

关键词 热红外高光谱成像系统 背景辐射抑制 性能优化

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热红外高光谱成像仪(ATHIS)对矿物和气体的实验室光谱测量 被引量：4

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作者 李春来 刘成玉 +7 位作者 金健 徐睿 谢佳楠 吕刚 袁立银 柳潇 徐宏根 王建宇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期767-777,共11页

首先介绍了热红外高光谱成像应用的独特优势,然后论述了机载热红外高光谱成像仪(Airborne Thermal-Infrared Hyperspectral Imaging System,ATHIS)灵敏度优化设计方法,结合仪器特点介绍了实验室矿物发射光谱和气体吸收光谱测量的辐射模... 首先介绍了热红外高光谱成像应用的独特优势,然后论述了机载热红外高光谱成像仪(Airborne Thermal-Infrared Hyperspectral Imaging System,ATHIS)灵敏度优化设计方法,结合仪器特点介绍了实验室矿物发射光谱和气体吸收光谱测量的辐射模型,分析了样本红外光谱与温度分离的数据处理流程。在此基础上,利用ATHIS开展了矿物发射光谱和气体红外吸收光谱的实验室测量,结果表明,利用ATHIS仪器和本文建立的数据方法具备准确反演矿物发射率光谱和气体吸收光谱的能力,后续将利用该仪器开展多平台的遥感应用试验,为未来开展星载热红外高光谱相机研制和数据处理奠定基础。 展开更多

关键词 热红外高光谱成像 绝对温度 探测灵敏度 矿物发射率光谱 气体吸收光谱

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基于近红外高光谱成像技术的涩柿SSC含量无损检测 被引量：4

5

作者 魏萱 何金成 +1 位作者 叶大鹏 介邓飞 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2017年第10期52-55,共4页

对150个涩柿采集900~1 700nm波段的近红外高光谱图像信息,利用蒙特卡罗—无信息变量消除(MC-UVE)和连续投影算法(SPA)对感兴趣区域光谱进行波长优选。通过MC-UVE-SPA优选出924.69,928.05,1 112.72,1 270.91,1 365.3,1 402.42,1 453.06,1... 对150个涩柿采集900~1 700nm波段的近红外高光谱图像信息,利用蒙特卡罗—无信息变量消除(MC-UVE)和连续投影算法(SPA)对感兴趣区域光谱进行波长优选。通过MC-UVE-SPA优选出924.69,928.05,1 112.72,1 270.91,1 365.3,1 402.42,1 453.06,1 547.69nm 8个特征波长,对应的光谱反射率作为柿子可溶性固性物含量(SSC)检测的偏最小二乘回归(PLSR)检测模型输入,其预测集相关系数rpre=0.942,预测集均方根误差RMSEP=1.009°Brix。结果表明,MC-UVE-SPA可以有效提取与柿子SSC含量相关的特征信息,从而保留较少的波长建立较好的预测模型。 展开更多

关键词 近红外高光谱成像 可溶性固形物 柿子 无损检测

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可见-近红外高光谱成像技术对灵武长枣VC含量的无损检测方法 被引量：25

6

作者 何嘉琳 乔春燕 +5 位作者 李冬冬 张海红 邓鸿 单启梅 高坤 马瑞 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期194-199,共6页

为探究基于高光谱成像技术预测灵武长枣VC含量的可行性并寻找最佳预测模型。采集100个长枣样本在波长400~1 000 nm处的高光谱图像,对光谱数据进行预处理;应用遗传算法(genetic algorithm,GA)、连续投影算法(successive projection algor... 为探究基于高光谱成像技术预测灵武长枣VC含量的可行性并寻找最佳预测模型。采集100个长枣样本在波长400~1 000 nm处的高光谱图像,对光谱数据进行预处理;应用遗传算法(genetic algorithm,GA)、连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)和竞争性正自适应加权(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)算法对原始光谱数据提取特征波长;分别建立基于全光谱和特征波长的偏最小二乘(partial least squares regression,PLS)和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)VC含量预测模型。结果表明,采用标准正态变换预处理算法效果最优,其PLS模型的交叉验证相关系数为0.839 5,交叉验证均方根误差为16.248 2;利用GA、SPA和CARS从全光谱的125个波长中分别选取出12、5个和26个特征波长;基于CARS建立的PLS模型效果最优,其Rc、Rp、校正均方根误差、预测均方根误差分别为0.896 2、0.889 2、10.746 2%、12.145 3%。研究结果表明基于高光谱成像技术对灵武长枣VC含量的无损检测是可行的。 展开更多

关键词 灵武长枣 VC 可见-近红外高光谱成像 无损检测

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近红外高光谱成像技术结合偏最小二乘-判别分析所建模型快速鉴定核桃仁的品质 被引量：1

7

作者 丁坤 项安 《理化检验（化学分册）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期844-848,共5页

将近红外高光谱成像技术与偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)结合,建立了快速无损鉴定核桃仁品质的分类模型。在900~1 700 nm全波长范围内,采集不同品质核桃仁的光谱数据,以平均光谱作为原始光谱,以标准正态变量对原始光谱数据进行预处理,采... 将近红外高光谱成像技术与偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)结合,建立了快速无损鉴定核桃仁品质的分类模型。在900~1 700 nm全波长范围内,采集不同品质核桃仁的光谱数据,以平均光谱作为原始光谱,以标准正态变量对原始光谱数据进行预处理,采用主成分分析对原始光谱数据降维,提取到970,1 151,1 210,1 215,1 256,1 309,1 340,1 379,1 389,1 404,1 460 nm等11个特征波长。基于全光谱和特征波长,分别建立两种PLS-DA分类模型。结果表明:全光谱条件下所建模型在校准集和验证集上的预测正确率最高,可达100%;特征波长条件下所建模型在相同数据集上的分类正确率略有下降,为99.3%;两种模型在测试集上的预测正确率均为100%。 展开更多

关键词 近红外高光谱成像技术 偏最小二乘-判别分析(PLS-DA) 核桃仁 品质

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基于近红外高光谱成像的单籽粒小麦品种分类研究 被引量：5

8

作者 张红涛 张亮 +3 位作者 谭联 刘鹏 李忠洋 邴丕彬 《粮食与油脂》 北大核心 2022年第12期59-62,共4页

以22个品种的小麦为研究对象,利用近红外高光谱成像系统获取小麦籽粒的高光谱图像数据,采用图像分割技术确定小麦高光谱图像的感兴趣区域(ROI),提取小麦900~1700 nm的光谱区间共256个波段的光谱数据。利用遗传算法(GA)对光谱数据进行5... 以22个品种的小麦为研究对象,利用近红外高光谱成像系统获取小麦籽粒的高光谱图像数据,采用图像分割技术确定小麦高光谱图像的感兴趣区域(ROI),提取小麦900~1700 nm的光谱区间共256个波段的光谱数据。利用遗传算法(GA)对光谱数据进行5次优化,分别建立256、114、57、35、26、13维的特征向量矩阵。利用未归一化与归一化后的数据分别建立灰狼优化算法(GWO)和支持向量机(SVM)的分类模型。结果表明:用1100个训练样本和440个测试样本对模型进行训练和检验分类,准确率分别为87.50%、93.18%;利用近红外高光谱成像技术对单籽粒小麦品种进行分类鉴别是可行的。 展开更多

关键词 近红外高光谱成像 遗传算法 灰狼优化算法 支持向量机

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基于可见光-近红外高光谱成像技术的文书朱墨时序检验

9

作者 李昌盛 高树辉 《分析测试学报》 2025年第5期781-793,共13页

刑事文书检验领域中,文字墨迹与印章印文形成时序的分析是验证文书物证真伪的关键技术。该文基于可见光-近红外高光谱成像技术(Vis-NIR HSI)图谱合一优势,结合卷积神经网络(CNN)研究了朱墨时序的判别问题。在光谱影像形态分析的基础上,... 刑事文书检验领域中,文字墨迹与印章印文形成时序的分析是验证文书物证真伪的关键技术。该文基于可见光-近红外高光谱成像技术(Vis-NIR HSI)图谱合一优势,结合卷积神经网络(CNN)研究了朱墨时序的判别问题。在光谱影像形态分析的基础上,采集了42000个不同朱墨时序样品的高光谱数据,建立朱墨时序高光谱数据集。分别使用中值滤波、Savitzky-Golay平滑滤波、多元散射校正和归一化方法对样本光谱进行预处理;采用连续投影算法(SPA)和竞争自适应重加权采样(CARS)对光谱进行特征波长选择,分别建立逻辑回归(LR)等若干二分类机器学习模型和一维卷积神经网络(1D-CNN)模型,并比较了建模效果。实验结果显示,基于CARS方法提取的光谱特征波长建立的CARS-1D-CNN模型在训练集和测试集上的准确率分别达96.98%和95.54%,表明Vis-NIR HSI与1D-CNN结合能够有效识别朱墨时序。该方法与常规检验方法相互辅助、相互验证,能够提高朱墨时序检验鉴定的准确性和效率。 展开更多

关键词 可见光-近红外高光谱成像(Vis-NIR HSI) 文件检验 朱墨时序 机器学习 1D-CNN

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基于反向传播神经网络和高光谱成像的芒果可溶性固形物含量检测 被引量：1

10

作者 常洪娟 蒙庆华 +7 位作者 吴哲锋 邱邹全 倪淳宇 马煜雯 桑丽婷 姚嘉炜 黄玉清 李钰 《食品安全质量检测学报》 CAS 2024年第2期141-148,共8页

目的比较反向传播神经网络(backpropagation algorithm neural network,BPNN)模型与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型在预测芒果可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)方面的性能。方法使用高光谱成... 目的比较反向传播神经网络(backpropagation algorithm neural network,BPNN)模型与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型在预测芒果可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)方面的性能。方法使用高光谱成像仪和全自动折光仪采集芒果的近红外高光谱及SSC数据,建立两种预测模型,采用多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)进行光谱预处理,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)、区间变量迭代空间收缩算法(interval variable iterative space shrinkage algorithms,IVISSA)和变量组合群体分析算法(variable combination population analysis,VCPA)提取特征波长变量,通过比较不同特征波长提取方法进一步优化对比预测模型。结果与PLSR模型相比,BPNN模型在预测SSC方面更为有效。而在IVISSA特征波长变量提取后优化的BPNN模型预测能力最佳,预测集判定系数R_(p)^(2)、均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)、残差预测偏差(residual prediction deviation,RPD)分别为0.8641、0.3924和2.7127。结论该模型可快速、准确地检测芒果的SSC,并证明可见光-近红外高光谱成像与反向传播神经网络模型相结合有望预测芒果的SSC,为开发在线芒果SSC无损检测系统奠定基础。 展开更多

关键词 可见光-近红外高光谱成像 芒果 无损检测 可溶性固形物含量 反向传播神经网络

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基于高光谱成像技术的配方烟丝组分判别 被引量：6

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作者 梅吉帆 李智慧 +5 位作者 李嘉康 苏子淇 徐波 堵劲松 徐大勇 李华杰 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1151-1157,共7页

应用近红外(1 000~2 200 nm)高光谱成像技术开展了面对像素、面对样本的配方烟丝4种组分(叶丝、梗丝、薄片丝、膨胀丝)的判别研究。以样本高光谱图像的所有像素点光谱数据进行面对像素的组分判别;以样本所有像素点的平均光谱数据进行面... 应用近红外(1 000~2 200 nm)高光谱成像技术开展了面对像素、面对样本的配方烟丝4种组分(叶丝、梗丝、薄片丝、膨胀丝)的判别研究。以样本高光谱图像的所有像素点光谱数据进行面对像素的组分判别;以样本所有像素点的平均光谱数据进行面对样本的组分判别。采用二阶导数法结合萨维茨基-戈莱平滑(SG)滤波对光谱数据进行预处理。通过面对像素数据的主成分分析,证实了基于面对像素的高光谱数据进行组分判别的可行性,以前5主成分建立的支持向量机模型很好地实现了叶丝与梗丝、叶丝与薄片丝的判别任务。建立了面对样本的4组分的K近邻和支持向量机判别模型,通过连续投影算法和二阶导数法进行特征波长选择,筛选出具有高判别准确率的波段,组分判别率达86.97%。 展开更多

关键词 配方烟丝 组分判别 近红外高光谱成像技术 像素分类 主成分分析 连续投影算法 二阶导数法

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基于高光谱成像技术的祁门红茶等级无损检测 被引量：6

12

作者 范婷婷 陆江明 +2 位作者 康志龙 牛新环 穆青爽 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2021年第16期243-248,共6页

为实现快速无损的茶叶产品等级评估,应用近红外(900~1700 nm)高光谱成像技术对6个等级的祁门红茶进行分类。首先利用线性和非线性降维方法对高光谱数据进行可视化处理,可视化算法包括线性方法的主成分分析(Principal Component Analysis... 为实现快速无损的茶叶产品等级评估,应用近红外(900~1700 nm)高光谱成像技术对6个等级的祁门红茶进行分类。首先利用线性和非线性降维方法对高光谱数据进行可视化处理,可视化算法包括线性方法的主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、多维尺度变换(Multi-Dimensional Scaling,MDS),和非线性方法的t分布随机邻域嵌入(t-Distributed Stochastic Neighbour Embedding,t-SNE)、Sammon非线性映射。其次利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)建立分类模型来鉴定祁门红茶的不同等级。最后利用SVM和ELM分类模型对高光谱图像每个像素点进行识别,得到预测图。结果表明,t-SNE可以将6个等级的祁门红茶分在六个不同的簇,SVM和ELM的预测集准确率分别为100%和96.35%。t-SNE可视化效果最佳,SVM的检测模型能够有效地对祁门红茶六个等级进行识别。本文为茶叶产品等级的快速、无损检测提供了一种有效的方法,对茶叶产品的质量控制、真伪检测和掺假检测具有重要意义。 展开更多

关键词 红茶 近红外高光谱成像 降维 支持向量机 极限学习机 无损检测

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