高光譜影像既包括圖像維的多波段遙感圖像，又涵蓋每一像元處連續(xù)的光譜信息。本文簡(jiǎn)單介紹了高光譜遙感影像的構(gòu)成與特點(diǎn)。

高光譜遙感影像的構(gòu)成

高光譜遙感影像實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)立方體，它由以下三部分組成。

1.?空間維

在空間維，高光譜數(shù)據(jù)與一般的圖像數(shù)據(jù)類似，每一波段圖像是一幅常規(guī)圖像，可以按照模式識(shí)別和數(shù)字圖像處理的方法進(jìn)行處理。三個(gè)波段組合按照彩色圖像處理的方法顯示和處理，而多個(gè)波段組合則可以按照多光譜遙感影像處理的方法進(jìn)行。

2.?光譜維

由于對(duì)每一固定的地表位置，都有幾十甚至數(shù)百個(gè)波段同時(shí)成像，該地表單元對(duì)應(yīng)像元在不同波段上的光譜特征值將構(gòu)成一條連續(xù)的光譜曲線。通過(guò)對(duì)該像元光譜曲線與已有光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的曲線進(jìn)行“光譜匹配”，可以實(shí)現(xiàn)像元類別的判斷。大多數(shù)地物的光譜曲線都具有明顯的特征，可以通過(guò)光譜波形特征、光譜吸收指數(shù)、導(dǎo)數(shù)光譜等技術(shù)獲取地物識(shí)別特征。

3.?特征空間維

高光譜遙感數(shù)據(jù)提供一個(gè)高維特征空間，對(duì)地物在這個(gè)高維特征空間的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析是高光譜應(yīng)用的基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)在高光譜的高維空間中，數(shù)據(jù)分布不均勻且集中于高維立方體空間的角端，典型數(shù)據(jù)的差異性可以映射到一系列低維的子空間，因此需要發(fā)展有效的降維算法實(shí)現(xiàn)從高維空間到低維空間的轉(zhuǎn)換。

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高光譜遙感影像的特點(diǎn)

1.?圖譜合一、多維表達(dá)

高光譜遙感中通過(guò)每一波段的圖像實(shí)現(xiàn)對(duì)地表要素與環(huán)境的表達(dá)，不同波段圖像具有不同的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)“圖像維”的表達(dá)。另外，對(duì)于每一像素，其在不同波段圖像上的屬性值構(gòu)成的光譜向量反映了該像素對(duì)應(yīng)的地面單元(地物)的光譜特性，可以通過(guò)詳細(xì)的光譜信息表達(dá)地物特征，從而在遙感影像分類、參數(shù)反演等方面顯示出了明顯的優(yōu)越性。

2.?數(shù)據(jù)量大、信息冗余多

由于高光譜遙感往往具有幾十個(gè)甚至上百個(gè)波段，因此圖像的數(shù)據(jù)量巨大。在提供豐富、詳細(xì)信息的同時(shí)，不同波段特別是相鄰波長(zhǎng)波段之間往往具有較強(qiáng)的相關(guān)性，導(dǎo)致信息冗余。由于不同波段具有不同的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用方向，不能簡(jiǎn)單地應(yīng)用某一波段取代具他波段，?因此如何處理信息量與光譜信息的關(guān)系也是一個(gè)重要問(wèn)題。

3.?隱含特征豐富

高光譜遙感影像田于從圖像、光譜兩個(gè)不同的角度對(duì)地物進(jìn)行表達(dá)，通過(guò)對(duì)圖像和光譜數(shù)據(jù)的處理，可以獲得大量隱含的、豐富的對(duì)地物識(shí)別與處理有用的特征。發(fā)展有效的特征提取算法、建立對(duì)典型地物識(shí)別有效的光譜特征一直定高光譜遙感信息處理的重要方面。

4.?精細(xì)光譜特征表達(dá)

高光譜遙感最大的優(yōu)勢(shì)在于從光譜維提供了地面單元(地表實(shí)體)精細(xì)的光譜特征，這種光譜特征往往存在于極窄的波段區(qū)間內(nèi)，在傳統(tǒng)多光譜遙感中無(wú)法體現(xiàn)，而高光譜遙感則提供了非常有利的條件。因此，通過(guò)高光譜遙感圖像提供的精細(xì)光譜特征可以提取對(duì)地物區(qū)分與識(shí)別有效的局部特征，可以利用光譜特征反演地物參數(shù)等，從而提高遙感的定量化水平。

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