光学センサ融合による高解像度ハイパースペクトル画像の生成と利用

通过光学传感器融合生成和利用高分辨率高光谱图像

基本信息

批准号：
12J09244
负责人：
横矢直人
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09244/
关键词：
光学センサ融合ハイパースペクトル画像超解像

项目摘要

本研究では、空間分解能とスペクトル分解能にトレードオフがあるハイパースペクトル画像とマルチスペクトル画像から、両者の長所を併せ持つ融合データを生成する光学センサ融合手法に関する研究を行った。光学センサ融合による高解像度ハイパースペクトル画像生成の実用化を目指し、①光学センサ融合に最適な装置関数の設計と、②航空機撮影による実証実験を実施した。①光学センサ融合に最適な装置関数の設計前年度の研究結果から、2つのセンサの相対波長応答関数が融合データのスペクトル精度に大きな影響を与えていることが明らかになった。そこで、本年度は、相対波長応答関数と融合データのスペクトル精度との関係性を、シミュレーションデータを用いて解析し、最適な設計点の存在を示した。これは、光学センサ融合に最適な装置関数の設計指針を示す新たな知見である。②航空機撮影による実証実験ハイパースペクトルセンサとRGBカメラを航空機に搭載し、航空機撮影実験を実施した。これまでに開発した光学センサ融合のソフトウェアにより、可視・近赤外域で、ハイパースペクトル画像の空間分解能を10倍向上させることに成功した。本実証実験では、地上で同期計測した反射スペクトルと、融合データのスペクトルを比較することで、融合データのスペクトル精度を定量的に評価した。空間分解能向上に伴い、劣化スペクトルを復元できることを実証した。航空機撮影による光学センサ融合の実証は世界初の試みであり、本実験の結果から、光学センサ融合の実用化に向けた見通しが得られた。

在本研究中，我们研究了一种光学传感器融合方法，该方法生成融合数据，结合了高光谱图像和多光谱图像的优点，在空间分辨率和光谱分辨率之间进行了权衡。针对通过光学传感器融合生成高分辨率高光谱图像的实际应用，我们（1）设计了光学传感器融合的最佳设备功能，（2）利用航空摄影进行了演示实验。 ① 光学传感器融合的最优器件函数设计前一年的研究结果表明，两个传感器的相对波长响应函数对融合数据的光谱精度有很大影响。因此，今年，我们利用仿真数据分析了相对波长响应函数与融合数据光谱精度之间的关系，并证明了最佳设计点的存在。这是新知识，为设计光学传感器融合的最佳设备功能提供了指导。 ②航空摄影演示实验将高光谱传感器和RGB相机安装在飞机上，进行航空摄影实验。利用迄今为止开发的光学传感器融合软件，我们成功地将可见光和近红外区域的高光谱图像的空间分辨率提高了10倍。在本次演示实验中，通过比较地面同步测量的反射光谱与融合数据的光谱，定量评估了融合数据的光谱精度。我们证明了可以通过提高空间分辨率来恢复退化的光谱。这是世界上首次利用航空摄影演示光学传感器融合的尝试，该实验结果为光学传感器融合的实际应用提供了前景。