Ahmed, Mohammad Raju;Yasmin, Jannat;Mo, Changyeun;Lee, Hoonsoo;Kim, Moon S.;Hong, Soon-Jung;Cho, Byoung-Kwan
Journal of Biosystems Engineering
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v.41
no.4
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pp.396-407
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2016
Background: Although hyperspectral imaging was originally introduced for military, remote sensing, and astrophysics applications, the use of analytical hyperspectral imaging techniques has been expanded to include monitoring of agricultural crops and commodities due to the broad range and highly specific and sensitive spectral information that can be acquired. Combining hyperspectral imaging with remote sensing expands the range of targets that can be analyzed. Results: Hyperspectral imaging technology can rapidly provide data suitable for monitoring a wide range of plant conditions such as plant stress, nitrogen status, infections, maturity index, and weed discrimination very rapidly, and its use in remote sensing allows for fast spatial coverage. Conclusions: This paper reviews current research on and potential applications of hyperspectral imaging and remote sensing for outdoor field monitoring of agricultural crops. The instrumentation and the fundamental concepts and approaches of hyperspectral imaging and remote sensing for agriculture are presented, along with more recent developments in agricultural monitoring applications. Also discussed are the challenges and limitations of outdoor applications of hyperspectral imaging technology such as illumination conditions and variations due to leaf and plant orientation.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.13
no.2
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pp.328-335
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2010
A hyperspectral imaging spectrometer has shown significant advantages in performance over other existing ones for remote sensing applications. It can collect hundreds of narrow, adjacent spectral bands for each image, which provides a wealth of information on unique spectral characteristics of objects. We have developed a compact hyperspectral imaging system that successively shows high spatial and spectral resolutions and fast data processing performance. In this paper, we present an overview of the hyperspectral imaging system including the strucure of geometrical optics and several image processing schemes such as wavelength calibration and noise reduction for image data on Visible and Near-Infrared(VNIR) and Shortwave-Infrared(SWIR) band.
Recently a system for nondestructive measurement of seedling plants in real time has been attracting attention as an essential element in fields such as the "smart farm". This study reports the simultaneous measurement of anthocyanin accumulations in leaf tissues in a large number of bok choy, using a hyperspectral imaging system. To measure many seedlings simultaneously, an existing hyperspectral imaging system is modified. In this paper, a total of 96 seedlings are measured: 24 each of 4 cultivars. Using the hyperspectral data-acquisition system, 12 seedlings can be analyzed simultaneously within 3 minutes. The hyperspectral imaging technology proposed in this paper is shown to provide an analytic system comparable to destructive chemical analysis. This hyperspectral imaging technology can be applied to a high-throughput plant-phenotyping system, owing to its capability of measuring a large number of specimens at the same time.
Park, Bo-Soon;William R.Windham;Kurt C.Lawrence;Smith, Douglas-P
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.3106-3106
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2001
Imaging spectrometry or hyperspectral imaging is a recent development that makes possible quantitative and qualitative measurement for food quality and safety. This paper presents the research results that a hyperspectral imaging system can be used effectively for detecting fecal (from duodenum, cecum, and colon) and ingesta contamination on poultry carcasses from the different feed meals (wheat, mile, and corn with soybean) for poultry safety inspection. A hyperspectral imaging system has been developed and tested for the identification of fecal and ingesta surface contamination on poultry carcasses. Hypercube image data including both spectral and spatial domains between 430 and 900 nm were acquired from poultry carcasses with fecal and ingesta contamination. A transportable hyperspectral imaging system including fiber optically fabricated line lights, motorized lens control for line scans, and hypercube image data from contaminated carcasses with different feeds are presented. Calibration method of a hyperspectral imaging system is demonstrated using different lighting sources and reflectance panels. Principal Component and Minimum Noise Fraction transformations will be discussed to characterize hyperspectral images and further image processing algorithms such as image band ratio of dual-wavelength images and its histogram stretching with thresholding process will be demonstrated to identify fecal and ingesta materials on poultry carcasses. This algorithm could be further applied for real-time classification of fecal and ingesta contamination on poultry carcasses in the poultry processing line.
This paper presents a hyperspectral imaging technique based on laser-induced fluorescence for non-invasive detection of tumorous tissue on mouse skin. Hyperspectral imaging sensors collect image data in a number of narrow, adjacent spectral bands. Such high-resolution measurement of spectral information reveals contiguous emission spectra at each image pixel useful for the characterization of constituent materials. The hyperspectral image data used in this study are fluorescence images of mouse skin consisting of 21 spectral bands in the visible spectrum of the wavelengths ranging from 440 nm to 640 nm. Fluorescence signal is measured with the use of laser excitation at 337 nm. An acousto-optic tunable filter (AOTF) is used to capture images at 10 nm intervals. All spectral band images are spatially registered with the reference band image at 490 nm to obtain exact pixel correspondences by compensating the spatial offsets caused by the refraction differences in AOTF at different wavelengths during the image capture procedure. The unique fluorescence spectral signatures demonstrate a good separation to differentiate malignant tumors from normal tissues for rapid detection of skin cancers without biopsy.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.5
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pp.785-792
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2023
Because hyperspectral imaging provides detailed spectral information across a broad range of wavelengths, it can be utilized in numerous applications, including environmental monitoring, food quality inspection, medical diagnosis, material identification, art authentication, and crime scene analysis. However, hyperspectral images often contain various types of distortions due to the environmental conditions during image acquisition, which necessitates the proper removal of these distortions through a data preprocessing process. In this study, a preprocessing method was investigated to effectively correct the distortion caused by artificial light sources used in indoor hyperspectral imaging. For this purpose, a halogen-tungsten artificial light source was installed indoors, and hyperspectral images were acquired. The acquired images were then corrected for distortion using a preprocessing that does not require complex auxiliary equipment. After the corrections were made, the results were analyzed. According to the analysis, a statistical transformation technique using mean and standard deviation with reference to a reference signal was found to be the most effective in correcting distortions caused by artificial light sources.
Huynh, Cong Phuoc;Mustapha, Samir;Runcie, Peter;Porikli, Fatih
Structural Monitoring and Maintenance
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v.2
no.3
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pp.181-197
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2015
Assessing the condition of paint on civil structures is an important but challenging and costly task, in particular when it comes to large and complex structures. Current practices of visual inspection are labour-intensive and time-consuming to perform. In addition, this task usually relies on the experience and subjective judgment of individual inspectors. In this study, hyperspectral imaging and classification techniques are proposed as a method to objectively assess the state of the paint on a civil or other structure. The ultimate objective of the work is to develop a technology that can provide precise and automatic grading of paint condition and assessment of degradation due to age or environmental factors. Towards this goal, we acquired hyperspectral images of steel surfaces located at long (mid-range) and short distances on the Sydney Harbour Bridge with an Acousto-Optics Tunable filter (AOTF) hyperspectral camera (consisting of 21 bands in the visible spectrum). We trained a multi-class Support Vector Machines (SVM) classifier to automatically assess the grading of the paint from hyperspectral signatures. Our results demonstrate that the classifier generates highly accurate assessment of the paint condition in comparison to the judgement of human experts.
Qianghui Wang;Bing Zhou;Wenshen Hua;Jiaju Ying;Xun Liu;Lei Deng
Current Optics and Photonics
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v.8
no.3
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pp.282-299
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2024
Target detection (TD) is a research hotspot in the field of hyperspectral imaging (HSI). Traditional TD methods often mine targets from HSIs under a single imaging condition, without considering the influence of imaging conditions. In fact, the spectra of ground objects in HSIs are uncertain and affected by the imaging conditions (weather, atmospheric, light, time, and other angle conditions including zenith angle). Hyperspectral data changes under different imaging conditions. Therefore, the detection result for a single imaging condition cannot accurately reflect the effectiveness of the detection method used. It is necessary to analyze the performance of various detection methods under different imaging conditions, to find a more applicable detection method. In this paper, we study the performance of TD methods under various land-based imaging conditions. We first summarize classical TD methods and evaluation methods. Then, the detection effects under various imaging conditions are analyzed. Finally, the concepts of the stability coefficient (SC) and effective area under the curve (EAUC) are proposed to comprehensively evaluate the applicability of detection methods under land-based imaging conditions, in terms of both detection accuracy and stability. This is conducive to our selection of detection methods with better applicability in land-based contexts, to improve detection accuracy and stability.
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1521-1521
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2001
The objective of the research being presented was to construct and calibrate a spectrometer for the analysis of single kernels of corn. In light of the difficulties associated with capturing the spatial variability in composition of corn kernels by single-beam spectrometry, a hyperspectral imaging spectrometer was constructed with the intention that it would be used to analyze single kernels of corn for the prediction of moisture and oil content. The spectrometer operated in the range of 750- 1090 nanometers. After evaluating four methods of standardizing the output from the spectrometer, calibrations were made to predict whole-kernel moisture and oil content from the hyperspectral image data. A genetic algorithm was employed to reduce the number of wavelengths imaged and to optimize the calibrations. The final standard errors of prediction during cross-validation (SEPCV) were 1.22% and 1.25% for moisture and oil content, respectively. It was determined, by analysis of variance, that the accuracy and precision of single-kernel corn analysis by hyperspectral imaging is superior to the single kernel reference chemistry method (as tested).
Purpose: This study aims to propose a method for fast geographical origin discrimination between domestic and imported rice using a visible/near-infrared (VNIR) hyperspectral imaging technique. Methods: Hyperspectral reflectance images of South Korean and Chinese rice samples were obtained in the range of 400 nm to 1000 nm. Partial least square discriminant analysis (PLS-DA) models were developed and applied to the acquired images to determine the geographical origin of the rice samples. Results: The optimal pixel dimensions and spectral pretreatment conditions for the hyperspectral images were identified to improve the discrimination accuracy. The results revealed that the highest accuracy was achieved when the hyperspectral image's pixel dimension was $3.0mm{\times}3.0mm$. Furthermore, the geographical origin discrimination models achieved a discrimination accuracy of over 99.99% upon application of a first-order derivative, second-order derivative, maximum normalization, or baseline pretreatment. Conclusions: The results demonstrated that the VNIR hyperspectral imaging technique can be used to discriminate geographical origins of rice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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