对马铃薯关键生育期的高光谱遥感图像进行特征提取和分析, 提出了一种快速区分不同马铃薯品种的方法。 以两个早熟和中熟马铃薯品种为研究对象, 采集其块茎形成期、 块茎膨大期和淀粉积累期的冠层反射光谱曲线, 对实测反射光谱曲线进行Savitzky-Golay滤波平滑和一阶微分处理, 以高光谱位置参数、 振幅参数、 面积参数、 宽度参数和反射率参数为研究指标, 根据21个高光谱特征参数的贡献率大小, 评价了其区分不同马铃薯品种的优劣。 结果表明: (1)同一类高光谱特征参数在不同生育期区分马铃薯品种的能力不同: 高光谱位置参数、 宽度参数和反射率参数在块茎膨大期区分不同马铃薯品种的能力最强, 淀粉积累期次之; 高光谱振幅参数和面积参数在淀粉积累期的区分能力最强, 块茎膨大期次之, 五类高光谱特征参数在块茎形成期的区分能力均最差。 (2)同一生育期5类高光谱特征参数区分马铃薯品种的能力也存在差异。 在块茎形成期, 五类高光谱特征参数的区分能力从强到弱依次为: 反射率参数>振幅参数>面积参数>宽度参数>位置参数; 在块茎膨大期和淀粉积累期, 从强到弱依次为: 面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。 综合能力从强到弱依次为: 面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。

红外光谱成像技术在气体检测、环境监控、目标识别等领域得到了广泛应用。基于时间调制干涉原理,介绍了一种双波段傅里叶变换红外成像光谱仪的设计原理和工作特点。重点叙述了其干涉光学系统的设计,以及外场条件下的工程化措施。在此基础上,针对实际应用中目标与背景光谱特征区别难度大的问题,提出了一种光谱特征曲线解析计算方法。该方法采用光谱重排和一阶微分对差异特征进行放大,并基于主成分分析输出目标光谱检测结果。利用该方法,对实际场景红外光谱图像进行了目标检测实验。实验结果表明,采用该光谱解析方法可以较好地对目标和背景光谱特征进行区分,进而实现基于超光谱图像的目标检测。

叶片含水量是影响树种光谱特征的一个重要因素,探索不同叶片含水量条件下相同树种叶片光谱特征的变化规律及相同叶片含水量条件下不同树种叶片的光谱差异,不仅是高光谱植被遥感信息识别的关键,也为研究植被光谱随着叶片含水量变化产生的差异提供理论支撑.利用地物光谱仪对6个树种叶片进行观测,获取了不同含水量叶片的反射光谱,同时进行一阶微分光谱变换,从而分析不同叶片含水量条件下各树种叶片的光谱变化特征,对比了相同叶片含水量条件下不同树种叶片的光谱差异,探索高光谱遥感识别树种叶片含水量的可能波段.结果表明:各树种叶片光谱都随着叶片含水量的改变而产生较大差异,但变化规律各有不同;相同叶片含水量条件下,不同树种叶片的光谱在部分波长范围差异较大,为实现树种高精度识别提供了可能.本研究旨在为植被叶片光谱库的构建以及植被的高光谱识别提供理论支撑和基础数据。

矿物粒度是影响矿物光谱特征的一个重要因素, 探索不同粒度下矿物光谱曲线的变化情况以及相同粒度下不同矿物的光谱差异, 不仅是高光谱矿物遥感信息识别的关键, 也为研究矿物随着粒度变化而产生的光谱差异提供理论基础。 利用地物光谱仪对采集的六种矿物进行观测, 获取了不同粒度下的反射率光谱曲线, 同时生成一阶微分光谱曲线, 进而分析了不同粒度下各种矿物的光谱变化特征, 对比了相同粒度下不同矿物的光谱差异, 探索高光谱遥感识别矿物的可能波段。 结果表明: 各种矿物的光谱曲线均会随着粒度的改变而产生较大的差异, 但变化规律不尽相同, 紫苏辉石的整条光谱曲线都会随着粒度的增加而下降, 叶蛇纹石、 赤铁矿、 高岭石、 绿泥石的光谱曲线在特定的波长范围内随着粒度的增加而下降, 橄榄石的光谱与粒度大小不存在直接的相关性; 相同粒度下, 不同矿物的光谱反射率在大部分波段范围内差异较大, 为实现矿物高精度识别提供了可能; 叶蛇纹石、 高岭石、 绿泥石具有较多的宽度较窄、 强度较小的吸收峰, 而赤铁矿、 橄榄石、 紫苏辉石的光谱曲线相对平滑, 吸收和反射峰的数量较少。 本研究旨在为矿物光谱库的构建以及矿物的高光谱技术识别提供基础数据和理论支撑。

建立基于光谱分析的轮台白杏叶片铁(Fe)、 锰(Mn)元素浓度估算模型, 为快速建立轮台白杏树体微量营养元素诊断体系提供技术途经。 采用Unispec-SC光谱仪测定土壤肥力存在显著差异条件下轮台白杏果实不同生育时期叶片的光谱反射率, 通过分析叶片中Fe和Mn元素浓度与Rλ和ｆ′(Rλ)的相关性, 筛选出光谱指示波段, 并采用线性回归模型建立光谱估算模型以估算叶片Fe和Mn营养元素浓度。 结果表明: 轮台白杏果实不同生育时期叶片Fe元素的光谱敏感波段各不相同, 果实坐果期和硬核期敏感波段分别为873和874 nm, 375和437 nm。 果实成熟期敏感波段为836和 837nm而果实收后期敏感波段为325和1 054 nm; 轮台白杏果实四个生育时期Mn元素的光谱敏感波段分别为913和1 129 nm, 425和970 nm, 390和466 nm, 423和424 nm; 轮台白杏叶片Fe和Mn元素浓度均与光谱反射率一阶微分ｆ′(Rλ)相关性最强, 与之建立的线性光谱估算模型拟合度最高, 且达到了显著或极显著水平。 表明果实不同生育时期, 轮台白杏叶片Fe和Mn元素的光谱指示波段不同, 可根据双波段ｆ′(Rλ)采用线性模型估算白杏叶片Fe和Mn元素浓度。