Hyper Spectral Analysis Tutorial

8/17/2019 Hyper Spectral Analysis Tutorial

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AnálisisAnálisis BasicHyperspectral BasicHyperspectral Tutorial Tutorialintroduce Thistutorial youtovisualization análisis andinteractive toolsforworkingwithhyperspectral data.Inthistutorial, youwill:nAnalyze perfiles espectrales fromAVIRIS datos de reflectancianCompare imagespectranExtract meanimagespectra fromregions toknownlibrary espectros de interés (ROI)nDesign colorimages Usethistutorial withENVI5.1orlater todiscriminate mineralogía. Apariencia Thenamesofsomemenuitemsandthe ofplotwindows willvary,dependiendo ontheversion que hautilizado.

Tutorial FilesUsedinthisTutorial filesareavailable fromtheExelis VISwebsite DVDorontheENVIResource inthehyperspectral directorio.Descripción del archivo.dat reflectancia AVIRIS CupriteReflectance imageandheaderCupriteMineralROIs.xml archivo de región de interés (ROI)filewithknownmineral aparicionesYouwillalsousesomemineral filesthatareincluded withyourENVI biblioteca espectral de la instalación.Theimageusedinthisexercise wascollected bytheAirborne Visible, infrarrojo Imaging Spectrometer (AVIRIS) sensor. Datos AVIRIS filesarecourtesy ofNASA/JPL - Caltech. Thesample imagecovers theCuprite anarea withdiverse Hillsareaofsouthern Neva

da, tipos de minerales. Thescenewascollected fromanER-2aviones onAugust 8,2011.Thefullradiance sceneisavailable fromNASA/JPL's website AVIRIS intheFreeData sección. Como se indica acontinuación, resultando inthefile thisimagewasprocessed CupriteReflectance.dat :Página1de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Tutorial de análisis desubconjunto nSpatially BasicHyperspectralnProcessed withFLAASH® paraextraer efectos atmosféricos andtocreate una reflectancia superficial imageinENVIformatn53bandsmarked como"malo"intheENVIheader archivo.agua Theseareprimarily vaporbandsthatcausespikes inthereflectance curva.N1260A1560nm(Bandas 98-128)a1960n1760nm(bandas 148-170) Consultela"AVIRIS Preproceso Tutorial "forthestepsusedtocreate thereflectance imagen.AntecedentesLos sensores hiperespectrales- morecommonly espectrómetros knownasimaging -recopil

ar información espectral a través acontinuous thespectrum manynarrow bydividing espectro en bandas espectrales. Airborne andsatellite espectrómetros de imágenes puede conllevar uptoseveral cien bandswithaspectral resolución de 10 nanómetros (nm) o más estrecha. Compare los sensores multiespectrales thistobroadband suchasLandsat whichhasninespectral bandsandaspectral 8OLI, resolución de106nm.Resolución espectral se refiere tothewidthofeachbandwithin thecaptured espectro.Respuesta tothewidthofaninstrument Morespecifically, itrefers)athalf ofthebanddepth (paso de banda. Thisisknownasthefull--- mitad de ancho máximo (FWHM). Muestreo espectral concepto isaseparate thatrefers tothebandspacing orthequantization thespectrum atdiscrete, de pasos. Espectrómetros de calidad diseñado de modoque theban


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dspacing areusually isapproximately equaltotheFWHM,whichexplains whyspectral isoftenusedinterchangeably withspectral resolución de muestreo.Lossiguientes figura showshowagivenpixelfromamultispectral imageonlycovers bandas espectrales discretas. Aunque itcanhavemanybandscovering thevisible espectro térmico, producir itcannot espectro acontinuous ofanobject likea sensor hiperespectral.Página2de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Tutorial Análisis BasicHyperspectralThespectral resolución requerida depende del sensor foraspecific características onthespectral ofthematerial youaretrying toidentify. Eachmaterial exhibe una firmaespectral única a través theelectromagnetic espectro. Factores que influyen en el espectro de la amaterial incluyen la composición, la estructura (cristalinidad), tamaño del grano,Visualización de geometría, andmixture.Resolución Thehighspectral espectrómetro fromanimaging permite youtoidentify materia

les, mientras que los sensores de banda ancha suchasLandsat TMonlyallowyouto discriminar entre materiales. Wewilldemonstrate theseconcepts inthesteps thatfollow.Página3de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Tutorial Análisis BasicHyperspectralEjercicio 1:ViewMaterial SpectraInthisexercise, youwillanalyze perfiles espectrales ofpixels dentro areflectance imagen, thencompare ofknownmaterials themtolibrary espectros. Análisis de datos hiperespectrales generalmente implica datos de reflectancia aparente,wheretheimagery inillumination duetotopography mayhave variaciones. Datos Withreflectance,normalmente pixelvalues rangefrom0a1butareoftenscaled bysomefactor toyieldintegerdatos.La reflectancia superficial imageyouwillviewnexthasbeenscaled Theapparent por 10.000.1.StartENVI.2.ClicktheOpenbuttoninthetoolbar.

3.Seleccione thefileCupriteReflectance.dat.Outofthe andclickOpen224bandas escena ofthisAVIRIS ENVIautomatically determina thebestbandsto colordisplay atrue aproximada-. Banda itassigns Inthiscase,29almacenado,Banda 20togreen, andBand12toblue.Thisbandcombination doesnotofferagood colorcontrast thescene amongthedifferent materiales dentro. Youwillchange thebandcombination inthenextfewsteps.4.ClicktheDataManager buttoninthetoolbar.5.Desplácese por thelistofbandsintheimage. Clickonthefollowing bandnames, inorder, toassign themtothered,verde, andbluechannels, respectivamente:nFLAASH (banda183...)nFLAASH (banda193...)


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nFLAASH (banda207...) 6.ClicktheLoadDatabutton intheDataManager. Banda Theresulting combinación proporciona todo thescene abetter colorcontrast.7.ClosetheDataManager.ViewImageSpectraENVIcanextract horizontal (x), vertical (y),andspectral (Z)fromanyimage perfiles de pantalla. Hiperespectrales isprimarily dataanalysis interesados withextracting perfiles espectrales ,whichtakespectral onthescreen fromthewholefileandnotjustthebands muestra información. Porejemplo, thefileCupriteReflectance.dat contiene170bandsof"buena" datos,soaspectral foranygivenpixelwillshowthe perfilPágina4de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Los valores de reflectancia Tutorial Análisis BasicHyperspectral forall170bandas.1.IntheLayerManager, derecha-, haga clicen[1]CupriteReflectance andselect Perfiles > Perfil espectral theimageisasmallwhitedotsurrounded byfourwhitecorners .

dentro. Thedotrepresents theselected pixel, Perfil andtheSpectral showsthespectrum forthatpixel.2.Notetheshapeofthereflectance ventana Perfil curveintheSpectral; indicar thebandsmarked thegaps como"malo"intheENVIheader file.Theseareprimarily picos watervaporbandsthatwouldhavecaused inthereflectance curva.3.Clickanywhere dentro oftheimagetoselect adifferent pixel. Actualizaciones de perfil toshowthespectrum TheSpectral forthatpixel.4.ClicktheShowarrowontherightsideoftheSpectral Perfil. Aparece Aplotkey withthespectrum nameandpixellocation: porejemplo, CupriteReflectance (261,393).YoucanalsousethispaneltosettheplotPágina5de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubje

ct tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Tutorial Análisis BasicHyperspectralpropiedades. Perfil withspectral Formoretipsonworking plotwindows, consultela topicinENVIHelp perfil espectral.5.ClicktheRemove AllbuttonabovetheplotkeytocleartheSpectral Perfil.6.ClicktheCrosshairs iconintheENVItoolbar. A viewimagespectra butithelpstobetter

Thisstepisnotrequired, visualizar theselected pixellocation.7.ClosetheCursor Valuedialog queaparece.8.IntheGoTofieldoftheENVItoolbar, typepixelcoordinates 325,444y presstheEnterkey.lapantalla centros overapinkareainthelowerpartof la imagen. Actualizaciones deperfil withthespectrum TheSpectral ofthatpixellocation.Representa Thisspectrum anunknown material. Próximo,youwillcompare este espectro espectro toalibrary truthdata thatrepresents tierra-.Página6de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubje


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Tutorial de análisis deespectros ViewLibrary BasicHyperspectralAcommon workflow inhyperspectral dataanalysis espectros istocompare fromimagedatatothosecollected inthefieldorlaboratory derivada. Comparar Thisletsyouquickly imagespectra tothespectra ofknownmaterials. Características de absorción y reflectancia areeasytocompare whenthespectra areplotted inthesame ventana.Página7de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Análisis BasicHyperspectral Tutorialincluye grupos ofENVIareseveral withyourinstallation theNASA oflaboratory espectros de Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), JohnsHopkins University (JHU), yel U.S.Geological Survey (USGS). Cortesía Dataprovided ofcourtesy oftheJet Propulsion Laboratory, California Institute ofTechnology, Pasadena, California.Copyright ©1999,California Institute ofTechnology. Todos los derechos reservados.Contiene theASTERSpectral Theasterfolder biblioteca (versión 2),whichincludes miles oflaboratory spectra fromnatural andman-madematerials cubriendo 400 a1540nm(Baldridge etal.,2009). Contiene theJPLandJHUspectra Thisfolder.Referencia: Baldridge, A.M.,S.J.Gancho,C.I.Grove, andG.Rivera, 2009.La Biblioteca ASTERSpectral versión 2.0.La teleobservación ofEnvironment ,Vol.113, pp.711-715.Las bibliotecas espectrales arestored inENVIspectral biblioteca (.sli)Formato, w

itheachlineof theimagecorresponding andeachsample toanindividual espectro correspondiente a la medición de longitud de onda ataspecific anindividual espectral.1.Fromthemenubar,seleccione Visualización > Spectral Library Viewer .2.La Biblioteca OntheleftsideoftheSpectral Viewer, expanda la carpeta theigcp264.3.Ampliar theigcp_ 1.slicollection.4.ClickontheKAOLINITE_ KL500espectro andnotetheshapeanddetail dela curva de reflectancia. Biblioteca AlsonotehowtheXandYunitsofthespectral fromthoseoftheimagespectra intheSpectral plotare escalan de manera diferente Perfil.5.ClicktheShowbutton Biblioteca intheSpectral toseetheplotkeyforthe caolinita espectro thatyouselected visor.6.Seleccione theKAOLINITE_ KL500espectro namefromtheplotkeyofthe Biblioteca espectral, Perfil anddragittotheSpectral Visor de diálogo. Perfil automáticamente TheSpe

ctral escalas que-axistoaccomodate thetwospectra, fordirect comparación.7.Seleccione theKAOLINITE_ KL500espectro perfil intheplotkeyoftheSpectral andselect itscolortoblue theCurvetab.Cambio.8.Continuum extracción isapowerful visualization toolforspectral análisis, especialmente forabsorption características. Firma de modoque youcancompare Itnormalizes thespectral características de absorción individual fromacommon basal. Seleccione:DataValuedrop- Continuum downlistandselect retirado .El perfil espectral debe looklikethefollowing figura:Página8de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .T


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Análisis BasicHyperspectral Tutorial9.Zoomintothewavelength gama2000A2500nmshowninthefigure debajo.Rueda, clickinside Ifyourmousehasascroll theplotwindow androllthewheel tozoomin.O,haga clic- y lazona youwanttozoominto dragthescroll wheeltodrawaboxaround.Las características de absorción Thedouble cerca2200nmoffers agoodreference imagespectra tolibrary pointfor comparando los espectros. Anteriormente, reflectancia theshapeofthe Intheexample curveofthemineral caolinita se asemeje thatoftheimage espectro.Página9de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Tutorial Análisis BasicHyperspectralYoucouldplotthespectra ofotherknownmaterials fromthespectral biblioteca butwithcientos ofspectra disponible, thatprocess couldbetime- consumiendo. ENVIhas toolssuchasSpectral espectral característica avanzada Adaptador (SFF) ,Spectral AngleMapper (SAM) ,Información andSpectral divergencia (SID)thatcanmeasure la similitud entre anunknown andareference material material. Por favor refertothe ENVIHelpformoreinformation onadvanced herramientas espectrales.Otro waytoextract perfiles espectrales fromanimageistocreate regiones de interés (ROIs). Uptothispoint, youhaveextracted imagespectra fromasingle pixel. Con anROI

,youareextracting themeanspectra fromallthepixels thatcomprise el ROI.Perfil ClosetheSpectral Biblioteca andSpectral inpreparation forthenext Visor de ejercicio.Ejercicio 2:extraerestadísticas YoucanuseROIstoextract MeanSpectra fromROIs andaverage spectra fromgroups ofpixels. Usted candefine asmanyROIsasdesired inadisplayed imagen. Herramienta de interés SeetheRegion(ROI)topicinENVIHelpfordetails ondrawing ROIs.Inthisexercise, youwillviewROIsofknownmineral typesandextract meanspectra fromtheROIs.1.ClicktheRegion interés útil(ROI)buttoninthetoolbar.2.La herramienta FromtheROI barra de menú, seleccione Archivo>Abrir.3.Seleccione thefileCupriteMineralROIs.xml.ThisROIfile andclickOpen representa píxeles wherespecific areknowntooccur minerales.

4.IntheSelect Layerdialog BaseROI Visualization, seleccione [1] ,andclickOK CupriteReflectance.TheROIsforeachmineral typearelisted en theLayerManager. True,FileonOpenissetto IftheENVIpreference AutoDisplay theROIswilldisplay ontheimage.5.Derecho- .AnROI clickonanyROIintheLayerManager andselect Estadísticas Estadísticas de resultados, aparece el cuadro de diálogo siguiente: thatshowsthe withanembedded plotwindownMeanspectrum (blanco)desviación nFirststandard aboveandbelowthemeanspectrum (verde)Página10de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .T


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Tutorial Análisis BasicHyperspectralnla Duración mínima andmaximum sobres que contienen allofthespectra intheROI (rojo)6.ClosetheROI Estadísticas Resultados del diálogo.7.Derecho de interés carpeta clickontheRegions intheLayerManager estadísticas andselect forAllROIs.Theplotwindow showsthemeanspectra forallROIs.8.Derecho- clickinside theplotwindow andselect StackPlots forcomparison .Thisoffsets los espectros.9.Derecho- clickagaininside theplotwindow andselect Leyenda .10.Zoomintothewavelength gama2000A2500nm.Ifyourmousehasascroll rueda, clickinside theplotwindow androllthewheeltozoomin.O,haga clic- y- dragthescroll wheeltodrawaboxaround theareayouwanttozoominto.El plotshould looksimilar tothefollowing figura:características thespectral 11.Compare andnoteunique thatmightallowmineral ofeachspectrum, características de identificación.12.closetheROI Viewdialog Whenyouhavefinished, Estadísticas. Diálogo KeeptheROITool

openforthenextexercise.Ejercicio 3:discriminar la mineralogía, youwilldesign Inthisexercise colorimages tohelpdiscriminate minerales.Página11de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

Análisis BasicHyperspectral Tutorial1.Derecho- haga clicen[1]CupriteReflectance intheLayerManager andselect Perfiles > Perfil espectral .2.ClicktheSelect buttonintheENVItoolbar.3.Clickinside oftheredROIthatrepresents caolinita inthelower/partecentral la imagen. Perfil TheSpectral showsthespectrum forthatpixellocation.4.Derecho- clickinside perfil theSpectral andselect RGBBars.rojo,verde y bluevertical barsappear oftheplottoshowthewavelengths asignado a eachchannel interior.Herramienta Thisisaquickvisualization.Ifyoulookatthe[1].dat (layerintheLayerManager CupriteReflectance youmayneedtoscroll a therightintheLayerManager), youcanseethespecific bandsassigned almacenado, verde andblue:2188.4890 2088.4851 nm,nm,y2328.1069 nm, respectivamente. Perfil barsinthespectral Thecolored plotconfirm e

sto.Youcanclickanddragthecolored barstochange themtootherbands. Thisisa goodwaytoenhance determinados minerales bycentering onecolorbarinan andtheothertwoonopposite hombros ofthefeature característica de absorción.5.Zoomintothewavelength gama2000A2500nm.Ifyourmousehasascroll rueda, clickinside theplotwindow androllthewheeltozoomin.O,haga clic- y- dragthescroll wheeltodrawaboxaround theareayouwanttozoominto.6.Disable theRegions interés layerintheLayerManager tohidetheROIs.Página12de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .T


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Análisis BasicHyperspectral Tutorial7.Clickanddragthered,verde, andbluebarstothelocation showninthefigure debajo.8.Derecho- clickintheSpectral andselect LoadNewBandCombination Perfil .Porque thegreenchannel fallswithin greenvalues theabsorption característica, va acontinuación.Theredandbluechannels andnearly haveahigher (igual), reflectancia inapurple mostrar inareaswherekaolinite isabundant resultante.Página13de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.

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Tutorial Análisis BasicHyperspectralexperimento withotherpixellocations, usingthemineral ROIsasaguideline, para resaltar thosefeatures withnewcolorcombinations. Youshould begintounderstand howtheRGBcolors corresponden tothespectral firma. Cómo ciertos espectros Youcanalsopredict willlook,givenaparticular colorintheRGBimage del píxel. Thenyou candesign andtestspecific RGBbandselections thatmaximize yourability tomap determinados minerales.Mineralogía Thisisacrudewayofdiscriminating basedondifferent colorcomposites.Visualización ENVIhasmoreadvanced toolssuchasscatter plotsandthen-D Visualizador .ENVIalsoprovides arichsetofadvanced todo- pixelandsub píxeles algoritmos de análisis espectral tohelpyouperform endmember extracción, spectral unmixing toestimate theabundances ofmaterials, detección andtarget .Consultelos ENVI detalles forfurther

onthesetopics ayuda.Aviso de copyright:ENVI es marca aregistered ofExelis Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation.Página15de16©2015Exelis Visual Information Solutions, Inc.,asubsidiary ofHarris Corporation .Todos los derechos reservados. Esta información tráfico oftheInternational isnotsubject tothecontrols inArmsRegulations (ITAR) ortheExport Administration Regulations (oreja). Sin embargo, estainformación mayberestricted fromtransfer países embargados tovarious underU.S.lawsandregulations.


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