Imaging in the Short Wave Infrared (SWIR) provides several advantages over the visible and near-infrared regions: enhanced image resolution in in foggy or dusty environments, deep tissue penetration, surveillance capabilities with eye-safe lasers, assessment of food quality and safety. Commercially available SWIR imagers are fabricated by integrating expensive epitaxial grown III-V compound semiconductor sensors with Si-based readout integrated circuits(ROIC) by indium bump bonding Infrared image sensors made of solution-processed quantum dots have recently emerged as candidates for next-generation SWIR imagers. They combine ease of processing, tunable optoelectronic properties, facile integration with Si-based ROIC and good performance. Here, we review recent research and development trends of various application fields of SWIR image sensors and nano-materials capable of absorption and emission of SWIR band. With SWIR sensible nano-materials, new type of SWIR image sensor can replace current high price SWIR imagers.
This study confirmed the usefulness of short-wavelength infrared (SWIR) in the discrimination and classification of evergreen forest types. A forested area near Hisayama and Sasaguri in Fukuoka Prefecture, Japan, served as the study area. Warm-temperate forest vegetation dominates the study site vegetation. Coniferous plantation forest, natural broad-leaved forest, and bamboo forest were analyzed using LANDSAT5/TM and SPOT4/HRVIR remote sensing data. Samples were extracted for the three forest types, and reflectance factors were compared for each band. Kappa coefficients of various band combinations were also compared by classification accuracy. For the LANDSAT5/TM data observed in April, October, and November, Bands 5 and 7 showed significant differences between bamboo, broad-leaved, and coniferous forests. The same significant difference was not recognized in the visible or near-infrared regions. Classification accuracy, determined by supervised classification, indicated distinct improvements in band combinations with SWIR, as compared to those without SWIR. Similar results were found for both LANDSAT5/TM and SPOT4/HRVIR data. This study identified obvious advantages in using SWIR data in forest-type discrimination and classification.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.36
no.5
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pp.371-379
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2018
Unlike general VHR (Very-High-Resolution) satellite sensors that are mainly for panchromatic and MS (Multispectral) imaging, Worldview-3 sensor additionally provides eight SWIR (Short Wavelength Infrared) bands in wavelength range from 1198 nm to 2365 nm. This study investigates the effect of informative Worldview-3 SWIR bands for wetland classification performance. Worldview-3 imagery acquired over Sunchon Bay, which is a coastal wetland located in South Korea, is used to implement the classification. Land-cover classes for the scene are determined by referring to national land-cover maps, which are provided by the Ministry of Environment, overlapped with the scene. After that, training data for each determined class are collected. In order to analyze the effect of SWIR bands, classifications with and without SWIR bands are carried out and the results are then compared. In this regard, a SVM (Support Vector Machine) is utilized as their classifier. As a result of the accuracy assessments performed by test data that are independently extracted from training data, it was confirmed that classification performance was improved when the SWIR bands are included as input features for SVM-based classification.
Forest fires are becoming more frequent and larger around the world due to climate change. Remote sensing such as satellite images can be used as an alternative or assistance data because it reduces various difficulties of field survey. Forest burn severity (differenced normalized burn ratio, dNBR) is calculated through the difference in normalized burn ratio (NBR) before and after a forest fire. The images used in the NBR formula are based on Landsat's near-infrared (NIR) and short-wavelength infrared (SWIR) bands. South Korea's satellite images don't have a SWIR band. So domestic studies related to forest burn severity calculated dNBR using overseas images or indirectly using the normalized difference vegetation index (NDVI) using South Korea's satellite images. Therefore, in this study, dNBR was calculated by substituting the mid-wavelength infrared (MWIR) band of Kompsat-3A (K3A) instead of the SWIR band in the NBR formula. The results were compared with the dNBR results obtained through Landsat which is the standard for dNBR formula. As a result, it was shown that dNBR using K3A's MWIR band has a wider range of values and can be expressed in more detail than dNBR using Landsat's SWIR band. Therefore, it is considered that K3A images will be highly useful in surveying burn areas and severity affected by forest fires. In addition, this study used the K3A's MWIR band images degraded to 30 m. It is considered that much better results will be obtained if a higher-resolution MWIR band is used.
Inji Lee;Heung-Min Kim;Youngmin Kim;Hoyong Ahn;Jae-Hyun Ryu;Hoejeong Jeong;Hyun-Dong Moon;Jaeil Cho;Seon-Woong Jang
Korean Journal of Remote Sensing
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v.40
no.3
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pp.275-284
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2024
Monitoring crop growth changes and water content is crucial in the agricultural sector. This study utilized drones equipped with Short Wavelength Infrared (SWIR) sensors, sensitive to moisture changes, to observe soybeans' growth and water content variations. We confirmed that as soybeans grow more vigorously, their water content increases and differences in irrigation levels lead to decreases in vegetation and moisture indices. This suggests that waterlogging slows down soybean growth and reduces water content, highlighting the importance of detailed monitoring of vegetation and moisture indices at different growth stages to enhance crop productivity and minimize damage from waterlogging. Such monitoring could also preemptively detect and prevent the adverse effects of moisture changes, such as droughts, on crop growth. By demonstrating the potential for early diagnosis of moisture stress using drone-based SWIR sensors, this research suggests improvements in the efficiency of large-scale crop management and increases in yield, contributing to agricultural production.
The modern infrared (IR) imaging systems use mainly one or more wavelength bands among short wavelength IR (SWIR), middle wavelength IR (MWIR), and long wavelength IR (LWIR) bands. In the process of IR image synthesis and modeling, IR image wavelength-band conversion which transforms arbitrary band image to other band one is required. The wavelength-band conversion procedure includes a temperature estimation process of an object surface. However, in this procedure, an approximated Planck's radiation equation causes errors in estimated temperature. In this paper, we propose an estimation temperature error attenuation method in IR image band conversion procedure. The estimated temperature is corrected with a slope information of radiance according to it. The corrected temperature is used for generation of the other band IR image. The verification of proposed method is demonstrated through the simulation.
Kim, Yong-Hwi;Choi, Seon-Gyu;Ko, Kwang-Beom;Han, Kyeong-Soo;Koo, Min-Ho
Economic and Environmental Geology
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v.50
no.1
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pp.15-26
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2017
Advanced argillic, argillic, and phyllic zones are the most important alteration patterns to predict the hidden ore body during exploration of hydrothermal deposits. We examined the quantitative relationship between the spectral absorption characteristics and the mineral content of the synthetic mixtures such as alunite-kaolinite and illite-kaolinite using short wavelength infrared (SWIR) spectroscopy. In the alunite-kaolinite mixtures, the spectral absorption characteristics of the alunite was highly correlated with the Hull quotient reflectance(0.99) and the kaolinite had the highest correlation with the Gaussian peak(0.92). Illite-kaolinite mixtures are essential for Gaussian deconvolution because of the overlap of absorption region. Illite and kaolinite mixtures indicate the high correlation of 0.93 and 0.98, respectively. The error ranges in the alunite-kaolinite(8%) and illite-kaolinite mixtures(5%) derived from SWIR were smaller than the ones(29% and 26%) obtained from X-ray diffraction(Rietveld) analysis. These results show that SWIR spectroscopic analysis is more reliable than XRD Rietveld analysis in terms of quantification of allowed minerals.
Kim, Yong-Hwi;Kim, Gyoo Bo;Choi, Seon-Gyu;Kim, Chang Seong
Economic and Environmental Geology
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v.49
no.5
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pp.335-347
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2016
The mineralogical and geochemical characteristics of diverse carbonate rocks can be investigated by using VNIRSWIR(visible near infrared-short wavelength infrared) spectroscopic analysis as a rapid, nondestructive, and inexpensive tool. Comparing whole rock analysis to VNIR-SWIR spectroscopic analysis, the analytical method was investigated to estimate CaO contents, mud impurity, and whiteness of carbonate rocks involved in high-grade limestones in the field. We classify typical carbonate rocks in the upper Pungchon Formation in high-grade limestone mine area such as the Gangweon, Chungmu and Baegun mine in the Jeongseon area. The results show that powdered specimen has much higher reflectance than cutted specimen between the same sample. Whiteness is highly correlated with reflectance(0.99) for powdered specimen. The absorption of mineral mixtures shifts in position as a result of the mass ratio of calcite and dolomite in the Chungmu mine by changing to 75:25, 50:50, and 25:75. The absorption peak position in carbonate mixtures is highly correlated with CaO contents(0.98~0.99). Based on color system, the carbonate rocks are grouped into (milky) white, light grey, light brown, grey, and dark grey. The absorption peak position shifts from 2340 nm to 2320 nm as CaO contents decrease from 55.86 wt.% to 29.71 wt.%. We confirmed that absorption peak position shifts depending on the amount of Ca, which is bonded to $CO{_3}^{-2}$, Mg, and Fe contents replacing Ca. This result suggests that CaO contents in carbonate rocks can be considered to quantitative analysis in the field by spectroscopic analysis.
This paper presents an intuitive method for selecting an optical material for achromatic and athermal design using the material selection index (MSI). In addition, in the case of a wide wavelength range such as a short-wave infrared (SWIR) waveband, we propose a new material selection method for apochromatic and athermal design by introducing the relative error of partial dispersion (REPD) and a first-order quantity redistribution method. To obtain a suitable material for effective apochromatic design, we first evaluate the REPDs of all lenses, deviated from that of an equivalent lens. Materials with a small REPD are then selected on a glass map to correct residual chromatic aberration while maintaining the existing MSI values to realize athermalization simultaneously. Using this proposed glass selection method, we successfully obtained an apochromatic and athermal telephoto system for SWIR that realizes stable performance over the specified temperature and wide waveband ranges.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.28
no.4
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pp.57-61
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2021
A formation process of indium bump arrays on micro-pillar structures is proposed. The space to form indium bump on the narrow structures can be secured applying the benzocyclobutene (BCB) planarization and its etch-back process. We exhibit a detailed overview of the process steps involved in the fabrication of 320×256 hybrid camera sensor for short-wavelength infrared (SWIR) detection. The shear strength of the BCB, which has undergone the different processes, is extracted by quartz crystal microbalance measurement. The shear strength of the BCB is three orders of magnitude higher than that of the indium bump itself. The measured dark current distribution of the fabricated SWIR camera sensor indicates the suggested process of indium bumps can be useful for embodying highly sensitive infared camera sensors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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