Various algorithms such as Chronochrome(CC), Principle Component Analysis(PCA), and spectral unmixing have been studied for hyperspectral change detection. Change detection by spectral unmixing offers useful information on the nature of the change compared to the other change detection methods which provide only the locations of changes in the scene. However, hyperspectral change detection by spectral unmixing is still in an early stage. This research proposed a new approach to extract endmembers, which have identical properties in temporally different images, by Iterative Error Analysis (IEA) and Spectral Angle Mapper(SAM). The change map obtained from the difference of abundance efficiently showed the changed pixels. Simulated images generated from Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) and Hyperion were used for change detection, and the experimental results showed that the proposed method performed better than CC, PCA, and spectral unmixing using N-FINDR. The proposed method has the advantage of automatically extracting endmembers without prior information, and it could be applicable for the real images composed of many materials.
The construction of hyperspectral test-bed dataset is essential for the effective performance of hyperspectral image for various applications. In this study, we analyzed the technical points for generating of optimal hyperspectral test-bed site for hyperspectral sensors and the efficiency of hyperspectral test-bed site. In this regard regions we analyzed existing construction techniques for generating test-bed site in domestic and foreign, and designed the test-bed site to acquire images from the airborne hyperspectral sensor. To produce a reference data from the image of constructed test-bed site, this study applied vicarious correction as a pre-processing and analyzed its efficiency. The result presented that it was ideal to use tarp for the vicarious correction, but it is possible to use the materials with constant spectral reflectance or with relatively low variance of spectral reflectance. The test-bed data taken in this study can be employed as the reference of domestic and foreign studies for hyperspectral image processing.
The quality of satellite imagery should be improved and stabilized to satisfy numerous users. The radiometric characteristics of an optical sensor can be a measure of data quality. In this study, a band aggregation technique and spectral response function of hyperspectral images are used to simulate multispectral images. EO-1 Hyperion and Landsat-8 OLI images acquired with about 30 minutes difference in overpass time were exploited to evaluate radiometric coefficients of OLI. Radiance values of the OLI and the simulated OLI were compared over three subsets covered by different land types. As a result, the index of agreement shows over 0.99 for all VNIR bands although there are errors caused by space/time and sensors.
Ahn, Chi Kook;Mo, Chang Yeun;Kang, Jum-Soon;Cho, Byoung-Kwan
Journal of Biosystems Engineering
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v.37
no.6
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pp.411-419
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2012
Purpose: Nondestructive evaluation of seed viability is a highly demanded technique in the seed industry. In this study, hyperspectral imaging system was used for discrimination of viable and non-viable radish seeds. Method: The spectral data with the range from 400 to 1000 nm measured by hyperspectral reflectance imaging system were used. A calibration and a test models were developed by partial least square discrimination analysis (PLS-DA) for classification of viable and non-viable radish seeds. Either each data set of visible (400~750 nm) and NIR (750~1000 nm) spectra and the spectra of the combined spectral ranges were used for developing models. Results: The discrimination accuracy of calibration was 84% for visible range and 76.3% for NIR range. The discrimination accuracy of test was 84.2% for visible range and 75.8% for NIR range. The discrimination accuracies of calibration and test with full range were 92.2% and 92.5%, respectively. The resultant images based on the optimal PLS-DA model showed high performance for the discrimination of the nonviable seeds from the viable seeds with the accuracy of 95%. Conclusions: The results showed that hyperspectral reflectance imaging has good potential for discriminating nonviable radish seeds from massive amounts of viable seeds.
Seo, Youngwook;Lee, Ahyeong;Kim, Bal-Geum;Lim, Jongguk
Korean Journal of Agricultural Science
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v.47
no.3
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pp.633-644
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2020
Rice paper is an element of Vietnamese cuisine that can be used to wrap vegetables and meat. Rice and starch are the main ingredients of rice paper and their mixing ratio is important for quality control. In a commercial factory, assessment of food safety and quantitative supply is a challenging issue. A rapid and non-destructive monitoring system is therefore necessary in commercial production systems to ensure the food safety of rice and starch flour for the rice paper wrap. In this study, fluorescence hyperspectral imaging technology was applied to classify grain flours. Using the 3D hyper cube of fluorescence hyperspectral imaging (fHSI, 420 - 730 nm), spectral and spatial data and chemometric methods were applied to detect and classify flours. Eight flours (rice: 4, starch: 4) were prepared and hyperspectral images were acquired in a 5 (L) × 5 (W) × 1.5 (H) cm container. Linear discriminant analysis (LDA), partial least square discriminant analysis (PLSDA), support vector machine (SVM), classification and regression tree (CART), and random forest (RF) with a few preprocessing methods (multivariate scatter correction [MSC], 1st and 2nd derivative and moving average) were applied to classify grain flours and the accuracy was compared using a confusion matrix (accuracy and kappa coefficient). LDA with moving average showed the highest accuracy at A = 0.9362 (K = 0.9270). 1D convolutional neural network (CNN) demonstrated a classification result of A = 0.94 and showed improved classification results between mimyeon flour (MF)1 and MF2 of 0.72 and 0.87, respectively. In this study, the potential of non-destructive detection and classification of grain flours using fHSI technology and machine learning methods was demonstrated.
When and Where, What kind of agricultural products will be produced and provided for the market? It is a commercial requirement, and also an academic questions to remote sensing technology. Crop physiology analysis and growth monitoring are important elements for precision agriculture management. Remote sensing technology supplies us more selections and available spaces in this dynamic change study by producing images of different spatial, spectral and temporal resolutions. Especially, the hyperspectral remote sensing should do play a key role in crop growth investigation at national, regional and global scales. In the past five years, Chinese academy of sciences and Japan NTT-DATA have made great efforts to establish a prototype information service system to dynamically survey the vegetable planting situation in Nagano area of Japan mainly based on remote sensing data. For such concern, a flexible and light-duty flight system and some practical data processing system and some necessary background information should be rationally made together. In addition, some studies are also important, such as quick pre-processing for hyperspectral data, Multi-temporal vegetation index analysis, hyperspectral image classification in support of GIS data, etc. In this paper, several spectral data analysis models and a designed airborne platform are provided and discussed here.
Juntae Kim;Hary Kurniawan;Mohammad Akbar Faqeerzada;Geonwoo Kim;Hoonsoo Lee;Moon Sung Kim;Insuck Baek;Byoung-Kwan Cho
Food Science of Animal Resources
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v.43
no.6
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pp.1150-1169
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2023
Edible insects are gaining popularity as a potential future food source because of their high protein content and efficient use of space. Black soldier fly larvae (BSFL) are noteworthy because they can be used as feed for various animals including reptiles, dogs, fish, chickens, and pigs. However, if the edible insect industry is to advance, we should use automation to reduce labor and increase production. Consequently, there is a growing demand for sensing technologies that can automate the evaluation of insect quality. This study used short-wave infrared (SWIR) hyperspectral imaging to predict the proximate composition of dried BSFL, including moisture, crude protein, crude fat, crude fiber, and crude ash content. The larvae were dried at various temperatures and times, and images were captured using an SWIR camera. A partial least-squares regression (PLSR) model was developed to predict the proximate content. The SWIR-based hyperspectral camera accurately predicted the proximate composition of BSFL from the best preprocessing model; moisture, crude protein, crude fat, crude fiber, and crude ash content were predicted with high accuracy, with R2 values of 0.89 or more, and root mean square error of prediction values were within 2%. Among preprocessing methods, mean normalization and max normalization methods were effective in proximate prediction models. Therefore, SWIR-based hyperspectral cameras can be used to create automated quality management systems for BSFL.
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.
In this study, a simple method to estimate the soil water content variation in a wide area was proposed using hyperspectral near-infrared images. The reflectance data of a sand, granite soils, and a kaolinite were measured by reflecting the soil samples with different wavelengths in the visible and near-infrared (VNIR) regions using hyperspectral cameras. The measured reflectances and parameters were used to build a water content prediction model using the Partial Least Square Regression (PLSR) analysis. In the water content prediction model, the Area of Reflectance (Near-infrared, NIR) parameter was the most suitable parameter to determine the water content. The parameter was applicable regardless of the soil type, as the coefficient of determination (R2) exceeded 0.9 for each soil sample. Additionally, the mean absolute percentage error (MAPE) was less than 15% when compared with the actual water content of the soil. Therefore, the predictability of water content variation for soils with water content lower than 50% was confirmed. Accordingly through this study, the predictability of water content variation in several soil types using the hyperspectral near-infrared images was confirmed. For further development, a model that incorporates soil classification would be required to improve the accuracy of the model and to predict higher range of water contents.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.36
no.1
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pp.35-44
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2016
Seed viability is one of the most important parameters that is directly related with seed germination performance and seedling emergence. In this study, a hyperspectral imaging (HSI) system having a range of 1000-2500 nm was used to classify viable watermelon seeds from nonviable seeds. In order to obtain nonviable watermelon seeds, a total of 96 seeds were artificially aged by immersing the seeds in hot water ($25^{\circ}C$) for 15 days. Further, hyperspectral images for 192 seeds (96 normal and 96 aged) were acquired using the developed HSI system. A germination test was performed for all the 192 seeds in order to confirm their viability. Spectral data from the hyperspectral images of the seeds were extracted by selecting pixels from the region of interest. Each seed spectrum was averaged and preprocessed to develop a classification model of partial least square discriminant analysis (PLS-DA). The developed PLS-DA model showed a classification accuracy of 94.7% for the calibration set, and 84.2% for the validation set. The results demonstrate that the proposed technique can classify viable and nonviable watermelon seeds with a reasonable accuracy, and can be further converted into an online sorting system for rapid and nondestructive classification of watermelon seeds with regard to viability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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