多光譜和高光譜的10大區別

光譜成像于 1970 年代初首次引入，主要用于軍事應用，最初被稱為多光譜。由于光譜帶的增加和連續幾代成像的進步，引入了高光譜。多光譜和高光譜是具有類似技術的光譜成像類型。

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它們是不同的成像方法，因其都有自己的應用空間，這樣的應用空間已經發展到包括：遙感，如地圖物種、礦產勘探、食品工程、農業、大氣研究、生態學、醫療保健和農業。

多光譜遙感涉及獲取可見光、近紅外和短波紅外圖像。這些圖像是在幾個寬波段中獲得的。因此，多光譜圖像捕獲電磁光譜特定波長范圍內的圖像數據。捕獲的不同材料在這些不同波長下反射和吸收不同。在這種成像方法中，可以通過在這些遙感圖像中觀察到的光譜反射特征來區分材料，使直接識別成為不可能。

高光譜遙感是一種分析寬光譜的技術，而不僅僅是為每個像素分配原色，其主要目標是從場景圖像中的每個像素獲取光譜，以查找對象、檢測過程或識別材料。高光譜遙感對光譜中的各種帶寬進行采樣，旨在提供豐富的數據集并檢測單帶寬成像傳感器不可見的感興趣對象。在下文中，更詳細地概述了多光譜和高光譜遙感，差異如下：

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1. 波段數

多光譜成像遵循低地球軌道和太陽同步。多光譜衛星沿 5 到 10 個頻譜波段捕獲數據。大多數情況下，它還捕獲所有三種原色和紅外部分中的幾個塊。

另一方面，高光譜成像可以檢測光譜內的數千個不同波段。如果分析人員熟悉它們的光譜特性，則 Sich 圖像對于檢測某些物體和礦物非常有幫助。就像多光譜一樣，他們的衛星也遵循太陽同步低地球軌道。

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2. 光譜分辨率細節

光譜分辨率是指傳感器測量的電磁光譜部分的數量和寬度。多光譜遙感的光譜分辨率較差。因此，它使得像高光譜傳感器一樣容易識別地球特征變得更加困難。原因是由于波段較寬，多光譜傳感器被捕獲的數量很少。?

另一方面，高光譜遙感具有較高的光譜分辨率，可以檢測物體和礦物的光譜特性，提供了更好的能力去看到無形的東西。

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3. 窄波段

多光譜遙感系統使用并行傳感器陣列來檢測少量更寬波段的輻射。同時，在高光譜遙感中，波段要窄得多。高光譜傳感器中的這些眾多窄帶提供了跨越 整個電磁光譜的連續光譜測量。因此，這使它們對反射能量的細微變化更加敏感。

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4. 能夠使用人工智能和機器學習

多光譜遙感圖像的信息含量較低，因此隨著時間的推移繼續使用相同的技術。由于這種成像技術缺乏信息豐富性，它面臨著持續發展的障礙。另一方面，高光譜成像技術因信息量高而不斷發展。因此，其有望成為全球范圍內使用的主要遙感技術。

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5. 復雜程度

由于多光譜遙感波段數量有限，數據分析和解釋很簡單，也更容易理解。同時，高光譜遙感的缺點之一是其復雜性。它有許多波段必須與之合作；因此，可能難以減少冗余或辛勤工作。

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6. 圖像特征

在多光譜數據中，光譜中的反射能量跨越更廣泛的范圍。這使得很難獲得物體或表面區域的大量細節。這是因為波段要寬得多。而當涉及到高光譜數據時，圖像會呈現每個波段的數百個點，因此需要觀察更多的細節。波長被分成許多窄帶，捕捉物體的獨特光譜指紋或特征。因此，捕獲的圖像包含更多的數據，從而阻止任何分析人員檢測土地和水特征之間的差異。

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7. 相機差異

多光譜圖像是使用特殊相機捕獲的，這些相機使用過濾器或對特定波長敏感的儀器來分離波長。這些可能包括來自人眼不可見頻率的光。另一方面，高光譜相機可以分別檢測許多不同的波長。通過覆蓋紅外線和紫外線區域的一部分，它們還可以看到比人類更廣泛的光譜。因此，在這種成像技術中，分析人員將獲得二維圖像，其中圖像中的每個像素都包含一個連續的光譜。

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8. 成本

多光譜傳感器通常在一次觀察中從三到六個光譜帶收集數據。這些特性使它們具有成本效益。由于圖像捕獲并不復雜，因此購買和維護成本低廉。同時，高光譜成像可以在一次采集中收集數百個光譜帶。由于需要更多的技術進步來生成更詳細的光譜數據，因此這種功能使其價格昂貴。隨之而來的是與傳感器和圖像成本增加、數據量和數據處理成本以及維護操作的高需求相關的問題。

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9. 像素合成

在多光譜遙感中，每個像素都有一個離散的樣本光譜。例如，某些波段每個像素可能有 4 到 20 個數據點，而在高光譜遙感中，每個像素都有一個連續的或完整的光譜。

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10. 處理方法

多光譜遙感器處理有限的圖像，高光譜遙感器處理方法包括光譜和圖像。

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—— 開源地理空間基金會中文分會