機載スナップショット多波長および熱赤外線多次元光学ポッドの設計および応用探索

ZHAO Yubo ,  

ZHAN Jie ,  

LÜ Hao ,  

LIU Xiaohuang ,  

YU Tao ,  

HU Bingliang ,  

摘要

機載リモートセンシングのマルチモーダル協調検出ニーズに対応して、スナップショット多波長および熱赤外線イメージング機能を統合した多次元光学ポッドシステムを設計・実装した。本システムはピクセル単位のモザイクフィルタースナップショット多波長撮影方式を採用し、二つのカメラ協調設計により、可視近赤外域の離散スペクトルチャネル18個(スペクトル範囲は480~600 nmおよび650~800 nmの二区間)を構築した。3×3ピクセル単位のモザイクサンプリング構造を採用し、2×2ピクセル合成条件下で単一チャネルの有効解像度は680×510に達し、等価ピクセルサイズは6.8 μmで、多波長ビデオレベルの取得が可能である。同時に熱赤外線イメージングペイロードを統合し、多様なソースのデータ同期取得を実現した。多様な異種データに対しては、幾何的整合、スペクトル特徴増幅、主成分分析による次元削減、教師なしK-meansクラスタリングを組み合わせたデータ処理フローを構築し、熱赤外情報を主成分特徴空間に導入して地物の識別性を強化した。実験結果は、多波長チャネル中心波長が設計値と良好に一致し、スペクトル帯域幅は中心波長の約2%であり、放射キャリブレーションの線形回帰相関係数はいずれも1に近く、システム応答は安定かつ信頼性が高いことを示した。典型的な応用において、熱赤外情報の融合により、水体境界の完全性、植生検出の統計的有効性、地物分類の精度が効果的に向上し、代表的な二つのシーンでの交差/和集合比はそれぞれ2.7%および6.6%向上し、Dice係数はそれぞれ1.7%および4.5%向上した。結果は、本マルチモーダル光学ポッドが自然資源調査および生態環境モニタリングにおいて優れた応用可能性を有することを示している。

关键词

機載リモートセンシング;マルチモーダル協調検出;光学ポッド;スナップショット多波長;ピクセル単位モザイク;熱画像;地物分類

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