The Compact Airborne Imaging Spectrometer System (CAISS) was jointly designed and developed as the hyperspectral imaging system by Korea Aerospace Research Institute (KARI) and ELOP inc., Israel. The primary mission of the CAISS is to acquire and provide full contiguous spectral information with high quality spectral and high spatial resolution for advanced applications in the field of remote sensing. The CAISS consists of six physical units; the camera system, the gyro-stabilized mount, the jig, the GPS/INS, the power inverter and distributor, and the operating system. These subsystems shall be tested and verified in the laboratory before the flight. Especially the camera system of the CAISS shall be calibrated and validated with the calibration equipments such as the integrated sphere and spectral lamps. To improve data quality and availability, it is the most important to understand the mechanism of hyperspectral imaging system and the radiometric and spectral characteristics. This paper presents the major characteristics of camera system on the CAISS and summarizes the results of radiometric and spectral experiment during preliminary system verification.
Park, Jae-Jin;Oh, Sangwoo;Park, Kyung-Ae;Foucher, Pierre-Yves;Jang, Jae-Cheol;Lee, Moonjin;Kim, Tae-Sung;Kang, Won-Soo
Journal of the Korean earth science society
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v.38
no.7
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pp.535-545
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2017
Maritime accidents around the Korean Peninsula are increasing, and the ship detection research using remote sensing data is consequently becoming increasingly important. This study presented a new ship detection algorithm using hyperspectral images that provide the spectral information of several hundred channels in the ship detection field, which depends on high resolution optical imagery. We applied a spectral matching algorithm between the reflection spectrum of the ship deck obtained from two field observations and the ship and seawater spectrum of the hyperspectral sensor of an airborne visible/infrared imaging spectrometer. A total of five detection algorithms were used, namely spectral distance similarity (SDS), spectral correlation similarity (SCS), spectral similarity value (SSV), spectral angle mapper (SAM), and spectral information divergence (SID). SDS showed an error in the detection of seawater inside the ship, and SAM showed a clear classification result with a difference between ship and seawater of approximately 1.8 times. Additionally, the present study classified the vessels included in hyperspectral images by presenting the adaptive thresholds of each technique. As a result, SAM and SID showed superior ship detection abilities compared to those of other detection algorithms.
Zhu, Fuquan;Wang, Huajun;Yang, Liping;Li, Changguo;Wang, Sen
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.8
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pp.3295-3311
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2020
With the wide application of hyperspectral images, it becomes more and more important to compress hyperspectral images. Conventional recursive least squares (CRLS) algorithm has great potentiality in lossless compression for hyperspectral images. The prediction accuracy of CRLS is closely related to the correlations between the reference bands and the current band, and the similarity between pixels in prediction context. According to this characteristic, we present an improved CRLS with adaptive band selection and adaptive predictor selection (CRLS-ABS-APS). Firstly, a spectral vector correlation coefficient-based k-means clustering algorithm is employed to generate clustering map. Afterwards, an adaptive band selection strategy based on inter-spectral correlation coefficient is adopted to select the reference bands for each band. Then, an adaptive predictor selection strategy based on clustering map is adopted to select the optimal CRLS predictor for each pixel. In addition, a double snake scan mode is used to further improve the similarity of prediction context, and a recursive average estimation method is used to accelerate the local average calculation. Finally, the prediction residuals are entropy encoded by arithmetic encoder. Experiments on the Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) 2006 data set show that the CRLS-ABS-APS achieves average bit rates of 3.28 bpp, 5.55 bpp and 2.39 bpp on the three subsets, respectively. The results indicate that the CRLS-ABS-APS effectively improves the compression effect with lower computation complexity, and outperforms to the current state-of-the-art methods.
The top-of-atmosphere(TOA) radiance and its seasonal variation for various surface types have been analyzed using the MODIS direct broadcasting data acquired from the KARI ground station for the period between July 2002 and November 2003. The selected study areas considering the MODIS spatial resolution and the characteristics of the Korean peninsular are as follows: agricultural land, forest land, inland water, sea water, urban land, wetland, and atmosphere(cloud). The results showed that TOA radiances depend on the surface characteristics for the selected sample areas. Furthermore, the MODIS observations appear to well depict the general features of earth radiation properties. The authors hope that this study may provide the basic information on the analysis of hyperspectral data.
Some kinds of precision optical systems for spaceborne high resolution cameras were designed at preliminary design level and an optical design for a hyperspectral imager was performed for its development model. A Cassegrain-based catadioptric system and an unobscured reflective triplet system are illustrated in detail for spaceborne high resolution electro optical cameras which have performance of 5m resolution at an altitude of 685km and the design are evaluated in its spot-diagram and MTF to prove they have good performance enough to implement the requirements for realistic satellite payload taking the fabrication conditions and the on-orbit operation into consideration. For the development of hyperspectral imager as a next-generation payload, an optical system has been designed and elaborated. It can be divided into two parts, a catoptric telescope forming an off-axis 2 mirror type and a dispersive spectrometer which comprises collimator, grating and reimaging lens cell. From its optical design to the system characteristics are shown with the MTF performance reaching 25% approximately.
The analysis of hyperspectral characteristics of materials near the South Han River has been conducted using riverside area measurements by drone installed hyperspectral sensors. Each spectrum reflectance of the riverside materials were compared and analyzed which were consisted of grass, concrete, soil, etc. To verify the drone installed hyperspectral measurements, a ground spectrometer was deployed for field measurements and comparisons for the materials. The comparison results showed that the riverside materials had their unique hyperspectral band characteristics, and the field measurements were similar to the remote sensing data. For the classification of the riverside area, the K-means clustering method and SVM classification method were utilized. The supervised SVM method showed accurate classification of the riverside area than the unsupervised K-means method. Using classification and clustering methods, the inherent spectral characteristic for each material was found to classify the riverside materials of hyperspectral images from drones.
In recent years, the hyperspectral instruments with high spatial and high spectral resolution have become an important component of wide variety of earth science applications. The primary mission of the proposed Compact Airborne Imaging Spectrometer System (CAISS) in this study is to acquire and provide full contiguous spectral information with high quality spectral and spatial resolution for advanced applications in the field of remote sensing. The CAISS will also be used as the vicarious calibration equipment for the cross-calibration of satellite image data. The CAISS consists of six physical units: the camera system, the Jig, the GPS/INS, the gyro-stabilized mount, the operating system, and the power inverter and distributor. Additionally, the calibration instruments such as the integrated sphere and spectral lamps are also prepared for the radiometric and spectral calibration of the CAISS. The CAISS will provide high quality calibrated image data that can support evaluation of satellite application products. This paper summarizes the design, development and major characteristic of the CAISS.
Plant water deficiency during drought season causes physiological stress and can be a critical indicator of forest fire vulnerability. In this study, we attempt to analyze the spectral characteristics of water stressed vegetation by using the laboratory measurement on leaf samples and the canopy reflectance spectra extracted from satellite hyperspectral image data. Leaf-level reflectance spectra were measured by varying moisture content using a portable spectro-radiometer. Canopy reflectance spectra of sample forest stands of two primary species (pine and oak) located in central part of the Korean peninsula were extracted from EO-l Hyperion imaging spectrometer data obtained during the drought season in 2001 and the normal precipitation year in 2002. The preliminary analysis on the reflectance spectra shows that the spectral characteristics of leaf samples are not compatible with the ones obtained from canopy level. Although moisture content of vegetation can be influential to the radiant flux reflected from leaf-level, it may not be very straightforward to obtain the spectral characteristics that are directly related to the level of canopy moisture content. Canopy spectra form forest stands can be varied by structural variables (such as LAt, percent coverage, and biomass) other than canopy moisture content.
Purpose: The aim of this study was to construct a saponin content-predicting model using shortwave infrared imaging spectroscopy. Methods: The experiment used a shortwave imaging spectrometer and ENVI spectral acquisition software sampling a spectrum of 910 nm-2500 nm. The corresponding preprocessing and mathematical modeling analysis was performed by Unscrambler 9.7 software to establish a ginsenoside nondestructive spectral testing prediction model. Results: The optimal preprocessing method was determined to be a standard normal variable transformation combined with the second-order differential method. The coefficient of determination, $R^2$, of the mathematical model established by the partial least squares method was found to be 0.9999, while the root mean squared error of prediction, RMSEP, was found to be 0.0043, and root mean squared error of calibration, RMSEC, was 0.0041. The residuals of the majority of the samples used for the prediction were between ${\pm}1$. Conclusion: The experiment showed that the predicted model featured a high correlation with real values and a good prediction result, such that this technique can be appropriately applied for the nondestructive testing of ginseng quality.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.21
no.3
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pp.63-71
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2013
This study calculated vegetation indexes such as SR, NDVI, SAVI, and LAI to figure out correlations regarding vegetation by using high resolution KOMPSAT-2 images and LANDSAT images based on the forest biomass distribution map that utilized field survey data, satellite images and LiDAR data and then analyzed correlations between their values and forest biomass. The analysis results reveal that the vegetation indexes of high resolution KOMPSAT-2 images had higher correlations than those of LANDSAT images and that NDVI recorded high correlations among the vegetation indexes. In addition, the study analyzed the characteristics of hyperspectral images by using the COMIS of STSAT-3 and Hyperion images of a similar sensor, EO-1, and further the usability of biomass estimation in hyperspectral images by comparing vegetation index, which had relatively high correlations with biomass, with the vegetation indexes of LANDSAT with the same GSD conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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