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基於垂直露頭的礦物勘探,遠程地麵高光譜圖像的輻射校正和三維集成

發布時間:2021-01-28 15:17:29 瀏覽量:4526 作者:Leo Cao

摘要

近年來,為(wei) 了解決(jue) 近似垂直難以接近的艱難地質勘探任務,基於(yu) 地麵的高光譜成像技術應運而生。在幾百米範圍內(nei) 的露頭傳(chuan) 感国产成人在线观看免费网站已經

發展得極為(wei) 迅速,包括幾何校正和精確地麵激光掃描模型的集成。然而,很少有關(guan) 於(yu) 研究涉及遠距離目標(即幾千米範圍內(nei) )的地麵成

像,例如山脊、懸崖以及坑壁。特別是,大氣和地形影響引起包括光照差異的極端影響仍然是光譜數據庫中未能完成的挑戰。這些影響

是無法通過用於(yu) 校正最低點衛星或記載數據的常規工具來進行校準的。因此,本文提出了一個(ge) 合適的方案來克服遠距離露頭傳(chuan) 感的挑

戰,包括大氣和地形的簡易校準。通過使用兩(liang) 組不同特性的數據,我們(men) 演示了方案的国产成人在线观看免费网站並且強調了所提出的校正方案對獲取可靠地質

說明的重要性。所塑造的光譜成像儀(yi) 器與(yu) 三維數據的大規模集成被稱為(wei) “超雲(yun) ”,即高光譜立方體(ti) 的正確幾何表示。所提出的通過對地

麵測量範圍的顯著擴大開辟了高光譜成像国产成人在线观看免费网站的新可能。

正文


1.導言

高光譜成像越來越多的被使用在支持礦物勘探和地質測繪的項目中。所獲得的光譜特征提供了關(guan) 於(yu)   岩石組成和經濟型礦物形成的詳細

信息。高光譜成像儀(yi) 通常以最低視角運行,包在衛星,飛  機或者無人機上操作的不同規模的區域覆蓋和空間分辨率。根據不同采集高

度,可以 在獲取的光譜中觀察到傳(chuan) 感器和目標之間不同的大氣影響,以及由於(yu) 地形造成的光照差異。為(wei) 了克 服這些影響,采取了很多

方法:大氣影響要麽(me) 通過使用輻射轉移的大氣模型來進行校正,使用已知或者假定光譜的地麵目標(經驗線校準,平場校正,黑暗物體(ti)

減法),或者兩(liang) 者的結合。輻射傳(chuan) 輸模型(方程式)依賴於(yu) 一組外部參數的正確輸入,主要用於(yu) 衛星和機載數據,而地麵目標、暗物體(ti)

和平坦麵場提供了一種更加簡單的方法。然而,這些方法需要足夠高的空間分辨來解決(jue) 光譜均勻的參考目標亦或是對這些材料的光譜有

一個(ge) 合理的理解,因此主要用於(yu) 低采集高度的無人機或機載數據。


在過去的幾年中,萌生了利用高光譜傳(chuan) 感器進行地質国产成人在线观看免费网站的方法。安裝在三腳架上的設備可以用於(yu) 快速獲取近垂直地質露頭的光譜和空

間高度精確的數據,即表麵儀(yi) 器無法(或幾乎無法)觀測到的空間方向。近乎垂直的露頭可能包括陡峭的山坡、臨(lin) 水的懸崖、露天礦牆

和道路切割。特別是在冰雪、地衣或茂密的植被覆蓋地表北極或潮濕地區,調查這種自然或人工切割地層可能是獲得當地地質光譜信息

的唯一可能性。目前,用於(yu) 地質国产成人在线观看免费网站的地麵高光譜傳(chuan) 感器幾乎完全用於(yu) 距離幾百米內(nei) 的目標。在這個(ge) 範圍內(nei) ,空間分辨率在厘米和分米

之間變化,甚至足以分辨小型礦物化合物和斷層係統。近距離測量的另一個(ge) 重要好處是大氣的影響可以忽略不計,這可能會(hui) 避免精細的

輻射校正。相反,使用與(yu) 地質目標相同方位、距離和光照條件的參考目標的經驗線方法足以轉換為(wei) 反射率。然而,近距離觀測地質目標

並不總是可行或合理的。特別是,較大的垂直目標,如陡峭的山坡、臨(lin) 海或臨(lin) 湖懸崖和大型露天礦的牆壁,往往隻有在相反的位置完全

可見,如鄰近的山礦坑水平,海岸,甚至一艘船。然後,傳(chuan) 感器與(yu) 目標之間的距離可以很容易地超過近距離,並延伸到幾公裏。這些距

離不僅(jin) 導致嚴(yan) 重的大氣扭曲,而且還會(hui) 妨礙為(wei) 進行輻射校正而建立的可見參考目標以及用於(yu) 圖像地理參考而建立的地麵控製點。此外,

由於(yu) 觀察表麵和地麵視角的尺度更大,一個(ge) 場中的像素可以代表一係列不同的距離和方向,導致高度可變的輻射畸變。由於(yu) 這些原

因,考慮到遠程地麵遙感的特殊條件,為(wei) 獲取最低點而建立的校正方法不適用,或需要進行嚴(yan) 格的修改。


在本文中,我們(men) 遇到了這些額外的挑戰,並提出了一個(ge) 新的工作流程,允許創建完全校正的遠程地麵高光譜圖像數據用於(yu) 地質国产成人在线观看免费网站。除

了傳(chuan) 感器引起的幾何畸變校正外,該工作流程現在還包括一種遠程地麵數據輻射校正的新方法,以及一種基於(yu) 自動匹配算法與(yu) 三維表麵

數據集成的地形校正算法。我們(men) 還描述了一種製作三維超雲(yun) 的詳細方法,即高光譜數據立方體(ti) 的幾何正確表示,用於(yu) 顯示生成的光譜映

射国产欧美在线。提出的方法將包括在開源礦物勘探Python高光譜工具箱MEPHySTO。我們(men) 在地質、氣候和研究目標不同的兩(liang) 個(ge) 領域演示了方

法。第一個(ge) 區域位於(yu) 北極環境中,從(cong) 不同角度獲得的兩(liang) 個(ge) 高光譜掃描被用來檢測和繪製西格陵蘭(lan) 的Marmorilik地層大理石組成的礦物

學變化。將單個(ge) 結果圖與(yu) 攝影測量數據集成,以提供空間背景和可集成到三維建模中的三維視圖。第二個(ge) 數據集是在西班牙Minasde 

Riotinto附近現已廢棄的露天礦CortaAtalaya獲得的。西班牙數據集展示了經修正的數據集在高溫和多塵條件下對塊狀硫化物礦床的蝕

變帶測繪的適用性,以及在不同時間獲取的數據集的可整合性。


2.調查領域

2.1Nunngarut半島,Maarmorilik,格陵蘭(lan)

第一個(ge) 研究區域位於(yu) 格陵蘭(lan) 中部,位於(yu) Uummannaq峽灣和Karrat Isfjord區域內(nei) (圖1)。調查區域覆蓋前礦業(ye) 城鎮Maarmorilik所在的

Qaamarujuk峽灣的Nunngarut半島大部分地區。附近的Black angle鉛鋅礦床是由較小的Affarlikassaa峽灣與(yu) Nunngarut半島隔開

的。研究區屬於(yu) 馬爾莫裏裏克組,這是一個(ge) 1600米厚的碳酸鹽主導的岩石序列,代表古元古代Karrat群最南端的地層學。它沉積在2.1 

至1.9Ga之間的一個(ge) 陸表邊緣盆地,為(wei) 台地碳酸鹽岩在Nukavsak組的複理石型沉積岩的作用下,形成了一組強烈的變形太古宙正位

岩。


Marmorilik組下部以富含白雲(yun) 石大理石為(wei) 主,上部以富方解石大理石為(wei) 主。在局部,石英岩的互層、富透閃石的大理石和可能變質的

蒸發岩以硬石膏的形式出現。黑天使密西西比山穀型(MVT) 鉛鋅礦床位於(yu) Marmorilik組引起基底部的大理石疊印。太古宙基底和卡拉

特群的整個(ge) 演替都受Nagssugtoqidian-Rinkian造山作用強烈地折疊和推進。在造山過程中,Marmorilik組經曆了至少三個(ge) 階段的變

形導致高綠片岩相條件下的再結晶和變質。馬爾莫裏裏克組被解釋為(wei) 與(yu) Qaarsukassak組的橫向等效它們(men) 共同形成了數百平方公裏的大

型鋅礦化遠景區域】.


2.2.Corta Atalaya,Riotinto,西班牙

CortaAtalaya,靠近huelva省(西班牙南部)的MinasdeRiotinto,麵積1200x900米,最大深度365 米,是Riotinto礦區最著名的露

天礦坑之一(圖1)。Riotinto的火山成因硫化物(VMS)礦化與(yu) 伊比利亞(ya) 黃鐵礦帶(IPB)有關(guan) ,該帶被認為(wei) 是密度最集中的大規模地殼中的

硫化物。IPB位於(yu) 晚瓦裏西時代的北向褶皺和逆衝(chong) 帶從(cong) 葡萄牙塞圖巴爾以東(dong) 延伸到西班牙塞維利亞(ya) 以北,自青銅時代以來,廣泛開采

銅、錳、鐵和黃金。在Riotinto,岩石地層演替可分為(wei) 三個(ge) 單元(從(cong) 下到上):(一)千枚岩和石英岩;(二)板條、玄武岩丘陵、長英質火

山岩(流紋岩和火山岩);(三)所謂的卡爾姆係列(灰砂岩和石板)。VMS透鏡體(ti) 位於(yu) 上泥盆紀至下石炭紀的英質火山岩中,層控豐(feng) 富

[28]。綠泥石和泥質蝕變帶與(yu) 塊狀硫化物礦化有 關(guan) 。在斷層附近的透鏡體(ti) 下,會(hui) 出現網紋區[28]。在上麵的蓋層岩中通常會(hui) 形成一條薄

砂。Riotinto礦床本身位於(yu) E-W向背斜的樞紐,呈東(dong) 向褶皺軸狀。Corta Atalaya位於(yu) 這條所謂的Riotinto背斜的南側(ce) 。堆積物和大量

礦體(ti) 與(yu) E-W衝(chong) 動推力有關(guan) 。一組後來的NW-SE方向的橫向斷裂抵消了Riotinto背斜。這些斷層中最突出的是FallaEduardo,它取代了

南約150米的塊狀硫化物礦體(ti) SanDionisio,並在CortaAtalaya以東(dong) 的 FilonSur礦體(ti) 中找到了延續[28]。在CortaAtalaya 開采的塊狀

硫化物礦體(ti) SanDionisio最初擁有1億(yi) 噸儲(chu) 量。最初,該礦致力於(yu) 提取鐵和銅硫化物(主要是黃鐵礦,含少量黃銅礦)。


最初的目標是從(cong) 銅硫化物中提取銅,但隨後,黃鐵礦中所含的硫被用於(yu) 製造硫酸,直到1991年露天礦最終關(guan) 閉為(wei) 止



圖1。 兩(liang) 個(ge) 調查地點的位置和獲取的Aisa FENIX高光譜圖像的示意圖覆蓋範圍:(a)格陵蘭(lan) Maarmorilik的Nunngarut半島;(b)西班牙Mina de Rio Tinto的Corta Atalaya露天礦


3.數據采集 

3.1.高光譜成像

高光譜圖像(HSI)數據是用SPECIMAISAFENIX推臂掃描儀(yi) 獲取的。掃描儀(yi) 有384個(ge) 掃描像素,624個(ge) 光譜波段,覆蓋了380到2500nm

範圍內(nei) 的可見光和近紅外(VNIR)到短波紅外(SWIR)。光譜分辨率(半波全寬-FWHM)在3.5nm(VNIR)和12nm(SWIR)之間,光譜采

樣距離分別為(wei) 1.5nm(VNIR)和5nm (SWIR)。通過將儀(yi) 器安裝在旋轉平台上,可以在一次測量中獲得垂直視角(FOV)為(wei) 32.3°和最大掃描

角度為(wei) 130°的連續高光譜圖像。在測量過程中,記錄了攝像機的GPS位置、采集時間和掃描的一般觀察方向(從(cong) 這裏開始稱為(wei) “相機角

度”)。在視場內(nei) 的攝像機附近設置了一個(ge) 光譜SRS-99白色麵 板,其大致方向與(yu) 成像露頭相似。


3.2攝影測量數據/三維數據

用預校準RGB和高光譜相機記錄表麵幾何重建圖像。在Maarmorilik的情況下,從(cong) 直升機上使用 了帶有35毫米1.4蔡司鏡頭的

NikonD800E。CortaAtalaya的3D點雲(yun) 是基於(yu) Rikola高光譜成像儀(yi) (紅色波段)和佳能EOSM與(yu) EF-M22毫米f/2STM鏡頭(作為(wei) 灰度

圖像)的無人機圖像融合。攝像機位置是從(cong) 附加的GPS設備獲得的,而成像幾何是用運動結構(SfM)和多視圖立體(ti) (MVS)工作流重建的。

在攝影測量工作流程之前,圖像失真已經被刪除。


3.3驗證取樣

為(wei) 驗證校正工作流程和礦物測繪結果,對主要岩性進行了取樣。使用手持GPS設備記錄樣本位置。  使用便攜式光譜演化PSR-3500光

輻射計,使用帶有內(nei) 部人工光源的接觸探針(8毫米光斑大小),在現場獲得具有代表性的新鮮和蝕變岩石表麵的光譜。其光譜分辨

率在VNIR中為(wei) 3.5nm(1.5nm采樣間隔),  在SWIR中為(wei) 7nm(2.5nm采樣間隔),在350~2500nm的光譜範圍內(nei) 產(chan) 生1024個(ge) 通道。使用

校準的聚四氟乙烯  麵板將輻射值轉換為(wei) 反射率,在VNIR中反射率>99%,在SWIR中反射率>95%(Spectralon SRS-99或Zenith 

Polymer)。每個(ge) 光譜記錄包括10個(ge) 單獨的測量值,這些測量是連續的,然後取平均值。


4.處理工作流程

4.1高光譜原始數據的預處理

首先使用暗電流減法將獲取的原始高光譜數據轉換為(wei) 傳(chuan) 感器亮度,然後對傳(chuan) 感器和波段特定輻 射校準數據進行圖像歸一化和乘法(圖

2)。在第二步中,需要国产成人在线观看免费网站傳(chuan) 感器特定光學畸變進行兩(liang) 種幾何校正。第一個(ge) 效果是沿視場的失真,類似於(yu) 魚眼鏡頭的失真。這導致圖

像從(cong) 中心到上下圖像邊界 的縮短。第二種效果可以描述為(wei) 狹縫彎曲,是指當前掃描(直線)線的彎曲記錄。這兩(liang) 種效果都可 以通過對

視場中的每個(ge) 像素国产成人在线观看免费网站校正值來消除。所需參數包含在傳(chuan) 感器製造商提供的查找表中。如 果在相同的設置下獲得了對同一場景的幾次

掃描,則可以在此時執行這些場景的疊加和平均。通過 圖像疊加,可以提高信噪比,減少由於(yu) 改變雲(yun) 覆蓋而可能發生的時間光照變

化。


圖2。遠程地麵高光譜圖像校正、處理和三維集成的原理圖工作流程


4.2高光譜輻射數據的輻射校正

在將原始高光譜數據轉換為(wei) 輻射之後,需要国产成人在线观看免费网站到傳(chuan) 感器反射率的轉換,這可以使用放置在傳(chuan) 感器附近的白色參考麵板來實現。該光

譜(SRS-99)參考目標接近理想的朗伯反射器,在VNIR中反射 率>99%,在SWIR中反射率>95。它的精確反射光譜已知,可用於(yu) 輻射

數據的經驗線校正。在此,計算並国产成人在线观看免费网站每個(ge) 波段的圖像輻射值與(yu) 參考反射值之間的線性回歸。


根據成像距離和氣候條件,由此產(chan) 生的傳(chuan) 感器反射圖像可能仍然具有大氣畸變的特征(見圖3)。與(yu) 航空或星載數據相比,場景特定的

中間大氣層可以假定具有均勻的組成,變化可忽略。然  而,大氣影響的數量對每個(ge) 像素和數據的影響主要取決(jue) 於(yu) 傳(chuan) 感器和目標之間的

距離,但也可能受到局部變化的影響,例如上升流水蒸氣強度的不同。


圖3。以Maarmorilik大理石懸崖為(wei) 例的大氣校正工作流程(Nunngarut,掃描2)。高光譜圖像用光譜真彩色波段顯示(R:640nmG:550nmB:470nm)顯示)。詳細說明見文本,(A)控製光譜集;(B)連續去除;(C)調整後的控製光譜集;(D)最終控製光譜和控製特征的選擇


在這些情況下,我們(men) 試圖對每個(ge) 場景使用一個(ge) 單一的大氣校正光譜執行輻射校正,以消除大氣畸變為(wei) 了使校正方法具有魯棒性,並且獨

立於(yu) 關(guan) 於(yu) 影響大氣層組成的附加參數或知識,直接從(cong) 高光譜圖像本身自動導出大氣校正光譜。因此,校正光譜是對所有場景豐(feng) 富的影響

大氣成分的綜合表示,這些成分可能包括大氣塵埃、水蒸氣和其他大氣氣體(ti) 。校正光譜。既不具有選擇性,也不限於(yu) 特定的成分,因此

適用於(yu) 任何大氣環境。


由於(yu) 假設現場上空的大氣組成是恒定的,因此如果大氣影響發生變化,所有與(yu) 大氣有關(guan) 的特征的深度都應同樣變化。這種方法允許我們(men)

僅(jin) 通過一個(ge) 大氣吸收特征的深度來評估每個(ge) 像素的大氣影響量,並消除了對大氣模型、額外校準目標和距離測量的需要。現在所謂的控

製特征必須在所有可能發生的大氣成分中都是共同的,並且足夠強到即使在低大氣影響下也能被檢測到。此外,它不應與(yu) 任何特征礦物

學相關(guan) 的特征重疊,以避免幹擾和錯誤。我們(men) 發現滿足這些條件的吸收帶最好位於(yu) 1126nm (圖3d),並與(yu) 大氣水蒸氣有關(guan) [14].


大氣校正工作流程由幾個(ge) 步驟組成,這些步驟也可以在圖3中重新進行:

  1. 與(yu) 天空相關(guan) 像素的掩蔽:所有的圖像像素表示天空和天空反射的鏡像表麵,如水,使用位於(yu) 410nm和890nm的圖像波段之間的比例自動從(cong) 反射率圖像中被掩蓋。這些波長位置被設置為(wei) 包含VNIR反射率極端下降的兩(liang) 端,這是特定於(yu) 天空相關(guan) 光譜的。這種特征形狀導致了天空和非天空像   素之間通常非常明顯的比率差異。在我們(men) 的例子中,掩蔽閾值在1.0到2.0之間的比率範圍內(nei) 是最成功的。


  2. 確定和處理可能的校正光譜:計算所有剩餘(yu) 像素在1126nm處的控製特征深度。所有控製特征深度在最大值的80-100%以內(nei) 的像素光譜都被提取為(wei) 控製光譜集(圖3a),用於(yu) 確定最終的大氣校 正光譜。連續體(ti) 去除和控製特征深度的均衡分別国产成人在线观看免费网站於(yu) 控製集的每個(ge) 頻譜。使用逐步獲得的最大值的線性插值在各自的頻譜上計算各自的連續體(ti) 殼(圖3b)。連續體(ti) 殼計算的移動窗口可以設置為(wei) 固定的步長,也可以限製在位於(yu) 已知大氣吸收窗口外部或邊緣的特定存儲(chu) 波長範圍內(nei) 。


  3. 排除非大氣特征:產(chan) 生的均衡控製光譜集的一些光譜仍然可能包含額外的非大氣吸收。這些特征應  排除在校正光譜之外,以避免在大氣校正過程中削弱或刪除重要的礦物學特征。與(yu) 大氣特征相反,非大氣吸收以不同的強度發生,並且僅(jin) 在控製光譜的光譜子集中發生(圖3c,d)。它們(men) 可以通過隻保持每個(ge) 波長的所有光譜值的最高值來排除在控製光譜集之外。如果需要,可以手動更改使用的閾值。


最終控製光譜的計算和国产成人在线观看免费网站:對每個(ge) 波長的剩餘(yu) 光譜信息進行平均,以減少可能的噪聲。整個(ge) 過程的結果提供了一個(ge) 單獨的連續去除校

正光譜,僅(jin) 包含所分析的高光譜圖像的大氣貢獻特征(圖3d)。大氣校正本身是按像素進行的。對於(yu) 每個(ge) 像素,校正光譜的強度需要調整

到像素光譜中控製特  征的深度和反射值。然後通過簡單的像素譜劃分來實現校正修正光譜本身。在此過程中,原始反  射率強度保持

在校正後的圖像光譜中。


在我們(men) 的例子中,對空間和光譜維度的高光譜掃描進行自動校正的處理時間小於(yu) 一分鍾。因此,該方法非常省時省力,可以很容易地集

成到批處理工作流中。


根據處理後的數據集的信噪比,後續的最小噪聲分數(MNF)平滑是有利的。MNF平滑需要將圖像轉換為(wei) MNF空間,拒絕低信噪比的波

段,並隨後反向變換到原始圖像空間。通過觀察計算得到的MNF譜帶的特征值函數,可以確定需要剔除的MNF譜帶的數目,該特征函

數在急劇增加後達到一個(ge) 平台, 如果漸近特征值函數接近線性函數,則建議剔除。


4.3.SfM-MVS攝影測量學

數字表麵模型是利用AgisoftPotoscanProfessional1.2.5中的結構自運動多視圖立體(ti) (SfM-MVS)算法從(cong) 空中和地麵圖像中導出的。

SfM-MVS是一種低成本、用戶友好的工作流程,結合了攝影測量技術、三維計算機視覺和傳(chuan) 統的測量技術。利用高度冗餘(yu) 的束調整,

自動求解攝像機姿態和場景幾何方程[32,33]。一個(ge) 典型的SfM-MVS向最終表麵模型的工作流程包括以下八個(ge) 步驟[33,34]:

1.圖像特征點的檢測;

2.基於(yu) 同源轉換的自動點匹配;

3.關(guan) 鍵點濾波——這一步對於(yu) 模型的準確性和後期結果驗證是至關(guan) 重要的[35];

4.迭代束調整重建圖像采集幾何和攝像機內(nei) 部參數;

5.將固有坐標係縮放和地理參考到可用的參考點(GCP)或攝像機坐標,並優(you) 化由此產(chan) 生的稀疏雲(yun) ;

6.国产成人在线观看免费网站多視點立體(ti) 算法(密集匹配)計算密集雲(yun) ,生成的密集雲(yun) 是對高光譜數據進行幾何校正的基礎;

7.通過網格或反向距離加權(IDW)對密集雲(yun) 進行插值,以檢索數字表麵模型(DSM);

8.三維模型的紋理化。


4.4.地形校正太陽入射角的計算

高光譜圖像每個(ge) 像素的太陽入射角對於(yu) 其地形校正至關(guan) 重要。與(yu) 最低點數據相比,垂直露頭掃描可以有多個(ge) 像素位於(yu) 任何給定的緯度/

經度坐標位置,這隻能由它們(men) 的高程值在空間上區分。因此,數字高程模型(DEM)的斜率、側(ce) 麵和太陽入射角的常用計算工具不能国产成人在线观看免费网站

於(yu) 此。相反,我們(men) 計算了在截麵中生成的點雲(yun) 的每個(ge) 點的太陽入射角4.3作為(wei) 點法線與(yu) 太陽矢量之間的角度(圖4a)。點法線要麽(me) 在點雲(yun)

構造過程中計算,要麽(me) 可以使用相鄰點的三角剖分追溯計算。太陽矢量的特點是

以SE為(wei) 太陽仰角,在給定的采集日期、時間和位置AZ太陽方位角。計算出的太陽入射角作為(wei) 附加點屬性存儲(chu) 在點雲(yun) 文件中,並保留在

以下所有處理步驟中。


圖4.垂直高光譜圖像(HSI)的地形圖校正(Nunngarut,掃描1)。 (a)計算太陽入射角i和所需參數的示意圖;(b)密集點雲(yun) 各點投影到各自HSI視麵上的計算入射角餘(yu) 弦;(c)地形引起的光照變化的上覆高光譜圖像掃描校正:(1)地形校正前,(2)地形校正後(方法:c因

子)


4.5.點雲(yun) 投影與(yu) HSI匹配

需要將二維高光譜數據和三維點雲(yun) 數據進行集成,以進行地形校正和三維超雲(yun) 的最終創建。 為(wei) 了便於(yu) 後續包裝過程中的自動匹配和減

少失真,在圖像采集過程中,點雲(yun) 以類似於(yu) 高光譜相機視圖的方式投射到二維表麵。這裏至關(guan) 重要的是通過隨後的轉換的整個(ge) 過程,雲(yun)

的每個(ge) 點的原始坐標被存儲(chu) 為(wei) 附加參數。由於(yu) 傳(chuan) 感器的推掃特性,將點雲(yun) 投影到平麵上是不合適的。相反,首先對點雲(yun) 進行變換,使攝

像機位置設置為(wei) 新原點,並沿坐標係的y軸設置攝像機視角

轉換點=原始點-相機位置*(-相機角度)。


圖中顯示了變換坐標係中點雲(yun) 、攝像機角度和攝像機位置之間的空間關(guan) 係5.



圖5.點雲(yun) 轉換和投影的原理圖工作流程,以創建類似於(yu) 推掃式高光譜成像儀(yi) (Nunngarut,Scan2)全景的二維圖像)


變換點雲(yun) 的每個(ge) 點坐標現在對應於(yu) 變換相機位置在(0,0,0)和點在(x3D,y3D,z3D) 之間矢量→v。如果我們(men) 假設攝像機FOV是以攝像機位

置為(wei) 中心的虛擬周圍視球的子集,則通過對每個(ge) 點矢量進行歸一化,可以將點雲(yun) 投影到該球體(ti) 上。


另見圖5b

投影點雲(yun) 現在展開到一個(ge) 二維平麵上,使用圓柱形投影


以X2D和Y2D為(wei) 所創建的二維圖像的笛卡爾坐標,以Xn;n、和Zn或p其中為(wei) 歸一化三維點雲(yun) 的笛卡爾坐標或球麵坐標(圖5c)。圓柱體(ti) 被切割用

於(yu) 投影的角度可以通過一個(ge) 附加參數來設置。


二維空間的投影考慮了高光譜相機真實視線中的所有點,其中包括隱藏在前景點(前點)後麵的點,例如山的背麵(後點)。這將導致創建的2D

圖像中產(chan) 生工件(參見圖6a),並將對後續處理步驟產(chan) 生   不利影響。利用相鄰點之間原始空間距離的最大閾值,可以刪除不利的背點。為(wei) 了確保

即使是對於(yu) 巨大的點雲(yun) 也能快速處理,一個(ge) 移動窗口被用來同時處理幾個(ge) 點。對於(yu) 每個(ge) 国产成人在线观看免费网站窗口,找到與(yu) 攝像機位置最近距離的包含點。這個(ge)

距離可以從(cong) 點雲(yun) 的原始坐標計算出來,它仍然保存為(wei) 附加點參數。因此, 隻使用最接近原始攝像機角度的原始協調軸是有利的。雖然相鄰的前

沿點顯示出一個(ge) 相似的位置,通常從(cong) 分米到幾米的差異(取決(jue) 於(yu) 數據的空間精度),但背點主要位於(yu) 較遠的位置,距離攝像機最近的前點幾十

到幾百米。據此設置閥值,並刪除所有產(chan) 生的返回點(圖6b)。由於(yu) 這種工作流的性質,較小的窗口大小更高的精度,也更高的計算時間。

圖6。重疊點去除對二維點雲(yun) 投影圖像質量的影響以Nunngarut為(wei) 例,scan2。點的原始x 軸坐標是用顏色梯度來說明。(a)沒有去除重

疊點的點雲(yun) 投影;(b)去除重疊點的點雲(yun) 投影


刪除幹擾後點後,將剩餘(yu) 前點插值到空間分辨率類似於(yu) 或略高於(yu) 高光譜數據空間分辨率的光柵中。除了RGB顏色變形,這個(ge) 正交圖像

還有四個(ge) 額外波段,包含原始點雲(yun) 坐標和計算的太陽入射角。創建的RGB光柵現在可以用於(yu) 高光譜圖像的自動共配準。用於(yu) 共同注冊(ce)

的匹配工作流將是Jakob等人提出的MEPHySTO工具箱的一部分。[7]並在一篇隨附的論文中成功地適應和用於(yu) 基於(yu) 容器的高光譜數據

和三維點雲(yun) 的集成[20]。該工作流基於(yu) SIFT(尺度不變特征變換)算法[36]從(cong) 這兩(liang) 幅圖像中提取局部特征或關(guan) 鍵點,這些特征或關(guan) 鍵點

對平移、旋轉具有不變性,對仿射或三維投影和光照變化部分不變。使用FLANN(近似最近鄰的快速庫)。匹配算法庫[37]找到兩(liang) 個(ge)

關(guan) 鍵點集之間的相關(guan) 點對。將最佳匹配點對作為(wei) 高光譜圖像多項式翹曲的控製點,以適應RGB光柵。在共同配準後,兩(liang) 個(ge) 數據集的每

個(ge) 重疊點都具有高分辨率光譜數據、地理位置和海拔,以及采集時的太陽入射角。


4.6參照HSI的地形圖校正

地形校正類似於(yu) Jakob等人描述的方法。主要的區別是像素特定的太陽入射角的計算, 正如上麵對於(yu) 這一點的描述。計算的角度現在

可以用來国产成人在线观看免费网站地形校正算法。c因子方法回饋了 工具箱中所有方法的最佳校正結果,即使在光照差異較大的情況下,也能實現非常平滑

和準確的校 正(見圖4c)地形校正後的圖像由以下公式進行計算:

 

其中c是線性回歸式refo=a+m·IL和IL=cos(i)中a/m的值。對每個(ge) 譜帶分別国产成人在线观看免费网站c因子方法。普通高光譜掃描的校正通常需要不到一分

鍾。對於(yu) 非常黑暗和深陰影區域的圖像,像素可能會(hui) 被嚴(yan) 重過度校正。這些像素的特征是極端的,甚至無限的值,這明顯超過了反射率

數據的公共值範圍。使用適當的閾值來檢測和屏蔽受影響的像素,這些閾值是根據未校正地形圖像(例如0和1)的光譜反射率最小值和

最大值來設置的)。


4.7最小波長映射

最後校正的HSI現在可以被用於(yu) 後續的製圖和解釋。本文以最小波長(MWL)映射方法為(wei) 例,測試了礦物映射數據的質量和適用性。

使用波長映射器進行MWL映射目的是估計給定波長範圍內(nei) 最深吸收特征點的位置。吸收最  小值的位置是將表麵礦物學與(yu) 礦物組成的

細微變化聯係起來的關(guan) 鍵(例如,Al-OH特征的移動取決(jue) 於(yu) Al的  配位)。首先,計算船體(ti) 曲線,並從(cong) 光譜中劃分。其次,利用二階多項

式函數計算最顯著吸收點的位置和  深度。這兩(liang) 個(ge) 參數可用於(yu) 創建MWL位置圖,其中所研究特征的位置由顏色變化顯示,而顏色強度

由吸收深 度控製。


MWL測圖方法的成功與(yu) 否,關(guan) 鍵取決(jue) 於(yu) 對大多數小型礦物質吸收特征的位置和深度細微變化的分析。 因此,評價(jia) 圖像校正方法是一種

極好的可能,它既影響圖像單個(ge) 像素之間的強度比(地形校正),也影響  光譜本身的形狀(輻射和大氣校正)。在這種情況下,成功地

消除失真與(yu) 維持現有和實際的強度關(guan) 係和光 譜特征一樣重要。


4.8超雲(yun) 的產(chan) 生

在上述工作流的末尾,HSI的每個(ge) 像素(以及任何HSI映射国产欧美在线)通過投影和光柵化的2D點雲(yun) 中的 相應像素具有指定的地理位置和高程。

通過對光譜光柵的每個(ge) 像素導出這些信息,我們(men) 可以創建一 個(ge) 所謂的“超雲(yun) ”,將光譜數據可視化為(wei) 三維點雲(yun) 。顯示的數據可以包括

任何光譜數據或結果,如 簡單的反射率數據、去相關(guan) 的結果和端元映射方法,或這裏介紹的MWL映射結果。超雲(yun) 可以用相應的3D軟

件進一步顯示和處理,如CloudCompare(開源GPL軟件,可從(cong) http://www.cloudcompare.org/ 檢索) 或 SKUA-GOCAD 

(Emerson/Paradigm, Houston, United States)。如果高光譜測量包括覆蓋觀察區域不同部分的多次掃描,則創建超雲(yun) 可以是一個(ge) 很

好的選擇,可以通過同時顯示或合並多個(ge) 超雲(yun) 將單個(ge) 映射結果設置為(wei) 空間背景。三維雲(yun) 還允許與(yu) 其他空間數據集(如鑽孔或結構觀

測)集成。


5.0結果

5.1Nunngarut ,Maarmorillik,格陵蘭(lan)

從(cong) 兩(liang) 個(ge) 不同的掃描地點獲得了兩(liang) 個(ge) 高光譜掃描,覆蓋了Nunngarut半島南部和東(dong) 海岸的最大部分(圖  1a)大多數露頭相關(guan) 圖像像素的傳(chuan)

感器與(yu) 觀測目標之間的大致距離在2至5公裏之間。盡管在采集過程中總體(ti) 幹燥和陽光充足,但光譜數據中存在許多清晰的大氣吸收特

征(見圖3和7)表明傳(chuan) 感器與(yu) 目標之間大氣層的高 度影響。圖7顯示已知的主要大氣貢獻(在這種情況下,水蒸氣、CO2、O2和O3)對總

體(ti) 觀測到的大氣擾動以及用於(yu) 校正的計算光譜。我們(men) 證明,這裏提出的輻射校正方法允許我們(men) 幾乎完全消除大氣的影響,而典型的礦物

 相關(guan) 的光譜特征仍然存在。在由此產(chan) 生的大氣校正目標光譜中,剩餘(yu) 的吸收特征不可避免地歸因於(yu) 特征礦物 特征。除了Marmorilik大

理石明顯的碳酸鹽特征外,還清楚地表現出AlOH和OH/H2O特征。這些特征吸收要麽(me) 與(yu) 來自包裹體(ti) 的豐(feng) 富蒸發石膏和/或粘土礦物有

關(guan) ,要麽(me) 與(yu) 已知存在於(yu) 該岩性單元中的附近的球團層有關(guan) 。


掃描1,對Nunngarut半島的南麵懸崖進行掃描成像,在測量過程中直接麵對太陽,因此被均勻 地照亮。相比之下,掃描2,在上午獲

得,並麵對半島東(dong) 海岸,特點是高照度差異,這使得地形校正對隨後的繪圖過程至關(guan) 重要(圖4c).


隨著大氣和地形校正成功地国产成人在线观看免费网站於(yu) 高光譜數據集,這些數據管為(wei) Marmorilik組碳酸鹽礦物學成 分的表征提供了基礎,與(yu) 勘探測繪有

關(guan) 。利用2310~2340nm之間碳酸鹽相關(guan) 振動泛音吸收帶的位置和深度,可以從(cong) 高光譜數據中識別不同的碳酸鹽。純方解石具有

2340nm左右的吸收,純白雲(yun) 石 的吸收帶出現在2320nm處。在更短的波長下,碳酸鹽相關(guan) 的吸收可以表明透閃石與(yu) 白雲(yun) 石同時存

在。這一關(guan) 係通過對Marmorilik組代表性岩石樣品的光譜分析得到證實(圖8a)。樣品的元素和礦物學組成分別通過pXRF(便攜式X射線

熒光)和薄層分析進一步驗證(見Rosa等人; pers. commun .C.A. Partin)。從(cong) pXRF結果出發,計算了每個(ge) 樣品上四到六個(ge) 測量點的

Ca/Mg比值,並與(yu) Chilingar 石灰石和白雲(yun) 石的分類進行了比較【42】。樣品#SLA15的Ca/Mg比值在31.2土0.7和619.3土13.7之間,

因此將被歸類為(wei) 煆燒石灰石。樣品#562032的比例介於(yu) 2.0土0.5和5.9土0.9之間,表明是高度白雲(yun) 質灰岩或鈣質白雲(yun) 岩。樣品#562048

介於(yu) 白雲(yun) 石和鎂質白雲(yun) 石之間,Ca/Mg比在1.0土0.1和2.0土0.1 之間【42】。因此,一個(ge) 簡單的MWL映射方法提供了一種很好的方法

來消除露頭中這些不同的碳酸鹽相(圖9)。岩石層和非碳質岩石,其光譜特征是非常弱或不存在的碳酸鹽特征,使用基於(yu) 映射碳酸鹽

特征的MWL深度的閾值被掩蓋。


在Nunngarut東(dong) 向斜坡上,上、下Marmorilik組之間的接觸清晰可見,因為(wei) 下Marmorilik組以 白雲(yun) 岩為(wei) 主,與(yu) 透閃石層互層【43】

而上Marmorilik組以方解石為(wei) 主。此外,沿著斷層也可以追蹤到白雲(yun) 化作用。



圖7.地質目標和大氣對典型觀測反射光譜的貢獻(Nunngarut研究區,Marmorilik組)。 此時, 目標貢獻等於(yu) 大氣校正後的反射光譜



圖8.Nunngarut試驗場基於(yu) 最小波長位置映射的碳酸鹽成分的光譜驗證。(a)Maarmorilik組三個(ge) 碳酸鹽樣品的實驗室點光譜,代表典

型的方解石、白雲(yun) 石和透閃石白雲(yun) 石末端成員;(b)圖9所示取樣位置的HSI譜圖,代表場景中方解石、白雲(yun) 石和透閃石豐(feng) 富的白雲(yun) 石末

端成員。 對所有光譜進行了連續去除。 元素和礦物學成分分別通過便攜式XRF(pXRF)和薄層分析進一步驗證(見Rosa等人【19】)。



圖9.兩(liang) 個(ge) 單獨的HSI圖像場景的3D超雲(yun) 覆蓋在Marmorillik大理石懸崖的攝影測量RGB 點雲(yun) 上。 最小波長位置映射国产成人在线观看免费网站於(yu) 兩(liang) 個(ge) HSI數據立方體(ti) ,以突出碳酸鹽成分的變化。HSI1、2和3標記圖8的采樣點。


5.2. Cortu Atalaya,Riotinto ,西班牙

對於(yu) Corta Atalaya,使用三個(ge) 重疊的高光譜掃描來演示所描述的工作流(圖1b)。掃描是從(cong) Corta Atalaya的相同全景視圖獲得的,但在

不同的時間:掃描1於(yu) 2016年3月獲得,掃描2和3於(yu) 2016 年10月獲得。傳(chuan) 感器和目標範圍之間的距離大致在400米至1100米之間。兩(liang)

個(ge) 采集日的條件都是幹  燥和陽光充足的,成像坑壁的光照非常好和恒定。盡管與(yu) Nunngarut試驗場和地中海氣候條件相比, 與(yu) 目標

距離較短,即夏季炎熱幹燥,但在圖像數據中觀察到明顯的大氣吸收特征。


所有的掃描都是用攝影測量點雲(yun) 進行大氣校正和幾何校正的。之前試圖進行地形校正,但最終被認為(wei) 是沒必要的,因為(wei) 地質上最活潑的

北部和東(dong) 部露頭被均勻地照亮,而且坑的傾(qing) 斜的南牆不包含足夠的光譜信息。在對場景進行預處理和校正後,在所有三個(ge) 場景上對

AlOH特征進行了2190~ 2215nm之間的最小波長位置映射,以舉(ju) 例說明校正後的數據集進行蝕變映射的能力隨後創建的超雲(yun) 在映射的

改變區域中顯示出很大的巧合,並且可以很容易地合並成一個(ge) 最終的超雲(yun) AlOH映射(圖10)。


利用現場采集的一組現場光譜儀(yi) 數據對映射結果進行光譜驗證。由於(yu) 礦井坑的可達性受到限製,光譜讀數僅(jin) 限於(yu) 幾個(ge) 坑級。然而,可以

覆蓋廣泛的岩性,並將其擴展到有效的HSI像素光譜。一個(ge) 選擇如圖11a所示,並證明圖像和現場光譜在光譜形狀和光譜特征出現方麵

的相似性。給定的場樣密度也允許我們(men) 驗證AlOHMWL位置分布。 在圖11b中,每個(ge) 場光譜儀(yi) 測量的AlOH特征位置在主要感興(xing) 趣區域

內(nei) 顯示為(wei) 彩色方格,使用與(yu) 底層HSI映射結果相同的顏色刻度。



圖10.3D超雲(yun) 顯示三個(ge) 單獨的HSI圖像場景疊加在Corta Atalaya礦照片測量的RGB點雲(yun) 上。這三個(ge) 場景都被用於(yu) 最小波長位置映射

,以突出與(yu) 含ALOH(氫氧化鋁)礦物豐(feng) 度差異相關(guan) 的岩性變化。如圖11矩形標記所示的區域。MWL超雲(yun) 層的顏色差異與(yu) 已知的主要

岩性和蝕變帶有很好的相關(guan) 性。中未描述的區域用問號表示。 圖11b的示例位置用白色圓圈和數字標記。

圖11。 驗證CortaAtalaya露天礦的HSI數據。 (a)左:在不同處理階段改進樣本點1的光譜信號。右:近似同一位置的場譜與(yu) 圖像譜的

光譜形狀比較。在圖10和11b中,樣品位置用白色圓圈和數字標記;(b)特征位置的比較:AlOH 的最小波長圖(見圖10中的地圖範圍)

和場譜的特征位置(彩色方格;相同的著色方案)。


6.討論

6.1輻射測量和大氣校正

由於(yu) 大氣吸收特性,這兩(liang) 種測試方案都包含光譜畸變。在Corta Atalaya/西班牙,觀測到的大氣吸收特征大多來自坑湖的上升流水蒸氣

和以及鄰近Cerro Colorado露天礦附近采礦活動造成的顆粒。這一假設得到了大氣擾動圖像像素的分布的支持,這些像素與(yu) 目標和傳(chuan)

感器的距離沒有直接關(guan) 係,但主要發生在信號需要通過采礦坑水麵的區域。相比,格陵蘭(lan) 島的大氣吸收強度與(yu) 傳(chuan) 感器和目標之間的距離

大致成正比。在這裏,可以假設來自一般空氣濕度和來自分離Nunngarut半島的峽灣的上升流水蒸氣和相鄰懸崖上各自的觀測位置的

貢獻。大氣對信號的總體(ti) 影響遠高於(yu) CortaAtalaya,這可能與(yu) 北極氣  候和目標的距離明顯增加和空氣濕度普遍較高有關(guan) 。所描述的新

的大氣校正工作流程通過直接從(cong) 場景中  提取校正曲線的形狀,並根據像素特定的大氣吸收深度而不是到目標的距離來確定校正強度,

從(cong) 而考慮 到傳(chuan) 感器和目標之間大氣層組成的這種變異性。


對於(yu) 所有五個(ge) 處理的數據集,大氣校正方法是快速和魯棒的。大氣吸收被去除,而保持了一般的光譜形狀和較小的礦物相關(guan) 特征。結果

表明,校正方法尊重所有豐(feng) 富的大氣成分,這些成分有助於(yu) 提取普  適信號,我們(men) 將其歸因於(yu) 大氣擾動。除水蒸氣外,這可能包括任何

豐(feng) 富的大氣氣體(ti) (如CO2或O3)和少量  或普遍存在的大氣粉塵,在VNIR和SWIR中顯示出顯著的光譜吸收特征。隻有在少數情況下,局

部大氣塵  埃或氣體(ti) 濃度極高,例如由於(yu) 礦山爆破或廢氣排放,才可能對受影響的圖像區域進行大氣校正失敗。在  這種情況下,局部

大氣擾動將明顯偏離所使用的校正光譜,並導致不滿意的光譜結果。然而,通過圖像 采集的相應時間,例如在預定的爆破作業(ye) 之前,

可以很容易地避免這種情況。


應該指出,對於(yu) 高度失真的像素,光譜噪聲可以保持在以前的大氣吸收位置。受影響的像素大多來 自極遠的目標。在這裏,目標信號

在傳(chuan) 感器接收到的光譜信號中的比例很低,以至於(yu) 消除大氣影響導致  返回光譜的信噪比極低,因此顯得有噪聲和無特征。這可能意味

著遠程HSI的上限。然而,根據現場的  大氣條件,這一限製距離可達10公裏或更遠。在這個(ge) 距離上,地麵上的像素足跡將在幾百平方

米的範圍  內(nei) ,質疑測量的信息價(jia) 值。總之,我們(men) 能夠證明引入的大氣校正方法在合理的成像距離內(nei) 的成功国产成人在线观看免费网站。


6.2地形校正

如圖4中Nunngarut半島的例子所示,在某些情況下,地形校正是必要的,因為(wei) 它確保了圖像不同照  明部分之間吸收強度的可比性。然

而,盡管校正對光度變化是有效的,但它不能重建光譜特征在照明不 良的圖像區域與(yu) 相關(guan) 的低信號強度,信噪比和特征細節。因此,

我們(men) 建議對照明極差或陰影很深的圖像 部分進行掩蔽或至少仔細的解釋。我們(men) 進一步建議評估地形校正對每個(ge) 成像場景的有用性。從(cong)

我們(men) 的一 般經驗和所示例子的具體(ti) 表現來看,自然目標,如山坡或懸崖,往往具有更平滑的地形,因此比采石場 和露天礦等人造露頭

更一致的照明。在自然目標中,隨著圖像部分之間的平滑過渡,分別具有最大和最 小的光照,地形校正通常表現良好。由於(yu) 爆破和挖

掘,人工目標通常具有梯田幾何和/或粗糙邊緣, 這產(chan) 生了很大的照明差異。地形校正不一定能改善圖像,因為(wei) 在照明良好的部分中應

用的校正是次要的,而由於(yu) 上述原因,對黑暗部分的校正可能是徒勞的。


盡管c因子法具有良好的地形校正性能,但仍需謹慎国产成人在线观看免费网站。由於(yu) 使用線性回歸對校正因子進行了帶狀計算,一個(ge) 或幾個(ge) 波段中的極值或

無限值可能導致這些波段的校正因子的誇大,最後導致光譜 形狀的變化。這些峰值可能是由HSI傳(chuan) 感器中的不良像素引起的,由於(yu) 攝像

機的推掃特性,這些像素線形成了限製在少數相鄰波段的不良像素線。如果需要進行地形校正,則不可避免地需要對這些壞 線進行校

正或掩蔽,以獲得可靠的圖像結果。


6.3驗證

利用場譜儀(yi) 數據進行的光譜驗證表明,校正後的圖像光譜的光譜形狀和特征位置具有很高的精度。一般來說,在這兩(liang) 個(ge) 研究領域,場譜

插值的最小波長與(yu) 相應的吸收特征庫光譜之間的差異都在5nm以下。該值表示SWIR數據的波段采樣距離,低於(yu) 12nm(FWHM)的可實

現光譜分辨率。局部觀察到 一些圖像和驗證光譜點之間的誤差較高,但這可能與(yu) 不同儀(yi) 器的空間足跡差異大有關(guan) 。現場/野外 光譜儀(yi)

數據是從(cong) 單個(ge) 岩性代表樣品的一個(ge) 或幾個(ge) 8毫米斑點中檢索出來的,而各自的HSI像素可以很容易地代表一個(ge) 麵積約平方米的露頭的混

合物,這取決(jue) 於(yu) 到傳(chuan) 感器的距離。改變的局部變異性會(hui) 影響光譜儀(yi) 讀數的再現性,並導致在同一位置與(yu) 記錄的圖像光譜發生偏移。除了

光譜變化外,需要考慮光譜儀(yi) 讀數的輕微錯位,這可能是由於(yu) 樣品GPS位置的精度有限,可以達到5米,這一點需要考慮。


6.4三維集成

在Salehi等人中,更詳細地討論了HSI集成與(yu) 攝影測量點雲(yun) 的潛力、空間精度和可能的国产成人在线观看免费网站。[20].本文不僅(jin) 證實了兩(liang) 個(ge) 附加示例三維集

成的成功,而且通過消除地形、不同光照條件和大氣吸收的影響,進一步證明了工作流集成和合並來自不同攝像機位置和視角以及不同

采集日期和時間的高 光譜數據集的能力。這允許以一種新的方式使用高光譜數據,因為(wei) 它有助於(yu) 評估從(cong) 一個(ge) 觀測點看不 到或在一個(ge) 數

據集中顯示的高光譜結果之間的空間關(guan) 係,例如山或采礦坑的相對麵。


7.結論

本文提出了一種新的遠距離地麵高光譜圖像大氣和地形校正方法。這種修正對於(yu) 獲得關(guan) 於(yu) 地質国产成人在线观看免费网站中礦物組成的可靠信息至關(guan) 重要。一

般的工作流程部分是基於(yu) 無人機和基於(yu) 船隻的HSI數據開發的算法,這些算法在我們(men) 以前的論文中已經介紹和使用[7,20]但通過增加輻

射和地形校正方法來適應和擴展,以滿足遠程、地麵HSI的特殊挑戰。


本文最重要的結果如下:

1.大氣校正的校正光譜直接從(cong) 現場得到,校正強度根據像素特定的大氣吸收來確定深度。因此,工作流程與(yu) 關(guan) 於(yu) 大氣層的組成或到目標的距離的知識無關(guan) 。

2.利用攝影測量三維露頭模型的點法線計算地形校正的入射角。這使我們(men) 第一次利用常見的地形校正算法,如使用的c因子法,用於(yu) 垂直露頭。

3.超雲(yun) 的產(chan) 生,即攝影測量點雲(yun) 和HSI數據立方體(ti) 的幾何和光譜精確組合,是通過攝影測量三維露頭 模型的投影變換來實現的。消除大氣和地形的影響,可以整合來自不同相機位置、日期以及不同光照條件的高光譜繪圖結果。

4.總共有五個(ge) HSI數據集的兩(liang) 個(ge) 研究領域證明了工作流程在氣候、距離、大氣組成、地質多樣性和測繪目標等具有不同挑戰性的測量條件中的適用性和魯棒性。成功的MWL映

射證明了光譜吸收位置和深度的地質適用性和準確性。

5.通過地麵反射光譜值和地質樣品的礦物學分析,驗證了所建立數據和測繪結果的準確性和可靠性。

6.所提出的工作流程快速簡單,隻需要最小的輸入參數。大多數處理步驟都是自動化的,不需要或非常少的手動操作。

7.該工作流程使(i)能夠對垂直和完全無法到達的露頭進行可靠的光譜映射;(ii)多重掃描和其他數據源的三維集成;(iii)比大多數無人機或機載HSI數據具有更高的光譜分辨率、範圍和信噪比。


鑒於(yu) 所提出的數據集具有很好的質量,我們(men) 高度鼓勵在地質国产成人在线观看免费网站中使用經過仔細處理和校正的遠程地麵HSI數據,並建議進一步開發高

度適應的地形和大氣校正算法。在即將發表的幾篇基於(yu) 国产成人在线观看免费网站的論文中,我們(men) 將進一步介紹和討論用所提出的工作流程修正的數據的地質

解釋及其與(yu) 結構數據和長波紅外(LWIR)高光譜數據等其他數據類型的集成。

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注:本文翻譯自如下文章:

radiometric correction and 3D Integration of Long-Range Ground-Based Hyperspectral Imagery for Mineral Exploration of Vertical Outcrops 

Remote Sens. 2018, 10, 176; doi:10.3390/rs10020176

Sandra Lorenz 1,*, Sara Salehi 2,3, Moritz Kirsch 1, Robert Zimmermann 1 ID , Gabriel Unger 1, Erik Vest Sorensen 2 ID and Richard Gloaguen 1 


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