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高光譜遙感數(shù)據(jù)處理系列（一）

地表反射的太陽輻射包含著豐富的信息，從太陽外層大氣的吸收到地球大氣的吸收，經(jīng)過與地物的相互作用反射回大氣，最 終被傳感器捕獲。高光譜遙感可以在每個像元獲取高分辨率的光譜數(shù)據(jù)，這些光譜信息提供了一種理解事物的新的維度。下圖展示了幾種典型地物的光譜?？梢钥闯霾煌匚镎宫F(xiàn)出顯著不同的光譜特征。除此之外，同種地物在不同狀態(tài)下，也可能在特定波段展現(xiàn)出顯著不同的光譜特征。通過比對光譜數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對地物區(qū)分，狀態(tài)區(qū)分，異常監(jiān)測等難以通過傳統(tǒng)遙感手段實現(xiàn)的應(yīng)用。高光譜遙感被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)、礦業(yè)、環(huán)境、保險、等領(lǐng)域。

太陽輻射與典型地物反射率

通常彩色影像有紅綠藍三個波段，多光譜影像有幾到十幾個波段，而高光譜影像有著幾十到上百個波段。波段的增加除了提高了信息量，還使得數(shù)據(jù)量成比例增加。這種數(shù)據(jù)量對計算機的性能提出了較高的要求，更多的是要求對處理者新的思路和方法。在接下來的文章中，我們將詳細介紹高光譜數(shù)據(jù)的處理流程與方法，希望能在此過程中給讀者以新的思考。

Hyperspectral light sheet microscopy | Nature Communications

ENVI (The Environment for Visualizing Images) 是美國Exelis Visual Information Solutions 公司的旗艦產(chǎn)品。它是由遙感領(lǐng)域的科學家采用交互式數(shù)據(jù)語言IDL (Interactive Data Language) 開發(fā)的遙感圖像處理軟件。ENVI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、環(huán)境保護、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學、國防&安全、地球科學、公用設(shè)施管理、遙感工程、水利、海洋、測繪勘察和城市與區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域。

雙擊ENVI圖標打開ENVI軟件，可以看到ENVI軟件的主界面由以下六個部分組成：①菜單欄、②工具欄、③圖層管理窗格、④圖像顯示部分、⑤工具箱、⑥狀態(tài)欄。

ENVI軟件的布局如圖所示，首先點擊 依次點擊①菜單欄->File->Open，在彈出的對話框中選取所需要的文件，

 一般的ENVI文件由兩部分組成，文件本體和頭文件（.hdr）。文件本體記錄了文件的數(shù)據(jù)信息，而頭文件中記錄了關(guān)于這些數(shù)據(jù)信息的描述。使用記事本文件可以直接打開hdr文件，可以看到其中包括了：

• 操作記錄

• Samples：柵格列數(shù)

• Lines：柵格行數(shù)

• Bands：波段數(shù)

• Header offset：文件開頭到實際數(shù)據(jù)起始位置的偏移量

• File type：文件類型

• Data type：數(shù)據(jù)存儲類型，用數(shù)字表示bit位數(shù)

• Interleave：存儲順序

• Map Info：圖像采用的投影系統(tǒng)參數(shù)，坐標系統(tǒng)及單位

• Coordinate System String：詳細的坐標系統(tǒng)信息

• Wavelength：每個波段所對應(yīng)的波長

兩個文件應(yīng)該放在同一目錄下面，ENVI在讀取時會自動進行關(guān)聯(lián)。

    任選其中一個文件都可以打開該文件，但是ENVI對兩個文件的處理方式有所不同。如果選擇.hdr文件，ENVI會直接載入顯示文件的第 一個波段，如下圖所示。使用鼠標滾輪可以對圖像進行縮放操作，使用②工具欄中的工具可以對圖像進行拖動縮放等一系列操作。加載成功的圖像會顯示在③圖層管理區(qū)，通過點擊圖像前面的勾選框來控制圖像在④圖像顯示區(qū)的顯示與否。

使用如果打開文件本體，ENVI會彈出Data Manager窗口

 該窗口包含三個部分，分別是①波段信息、②文件信息、③RGB波段選取。①中展示了所有波段的名稱，②中是經(jīng)過處理后的頭文件信息，③是進行RGB合成的波段選取，點擊三種顏色的方框后，在①中單擊選擇波段，選擇完成后點擊Load Data。如果只想要顯示一個波段的灰度影響可以在①中選中目標波段后直接點擊Load Greyscale。

RGB 合成象素值的彩色圖，就是將三個波段的數(shù)據(jù)分別通過紅、綠、藍三個通道加載，然后進行渲染。

將多波段影像數(shù)據(jù)添加到地圖中之后，可使用多波段柵格數(shù)據(jù)集中的任意三個可用波段的組合來創(chuàng)建 RGB 合成圖。與僅處理一個波段相比，通過將多個波段共同顯示為RGB 合成圖通?？蓮臄?shù)據(jù)集收集到更多信息。

來源：簡書

    通常我們選取650nm、550nm和450nm分別賦給RGB通道進行合成以獲得最 佳的顯示效果。顯示效果如下圖：

在②工具欄中選擇按鈕，ENVI會在圖上顯示框標，并彈出光譜特征（Spectral Profile)窗口。光譜特征窗口中顯示了框標中心白點所在像元的光譜曲線。如下圖所示：

點擊光譜特征窗口中的    ，可以對光譜曲線進行一些操作，如平滑，計算NDVI，顯示RGB波段所在位置等：

小結(jié)

    本文介紹了高光譜影像的基本原理以及簡單的讀取及可視化操作。使用ENVI軟件可以實現(xiàn)大部分簡單的高光譜數(shù)據(jù)處理。在接下來的教程中，我們將從植被指數(shù)提取、高光譜濾波、非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類等方面介紹ENVI軟件的使用。除此以外，我們還將介紹基于Python的高光譜處理，從編程角度介紹高光譜相關(guān)知識，以及高光譜數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)處理的結(jié)合。

參考：

【1】百度百科

【2】 www.jianshu.com/p/d0765ee89b86

       為促進全國光電技術(shù)領(lǐng)域的學術(shù)交流，了解國內(nèi)外光電技術(shù)（尤其是能源光電技術(shù)）的最新進展，推動太陽能光/熱利用、白光照明、光伏發(fā)電及集成控制技術(shù)等的科技創(chuàng)新，常州大學材料科學與工程學院在2021年10月10日至13日舉辦“第五屆光電新技術(shù)與應(yīng)用研討會”。

        PHI CHINA受邀參與本次會議，我們的應(yīng)用工程師丁志琴老師在10月11日上午為大家?guī)怼癟OF SIMS技術(shù)在光電能源領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用”的主題報告。本次報告將詳細介紹TOF-SIMS的原理和技術(shù)能力，及其在光電能源領(lǐng)域的一些具體應(yīng)用和未來發(fā)展。

PHI CHINA報告日程

主講：丁志琴 女士

報告時間:10月11日 11:50-12:10

報告題目:TOF SIMS技術(shù)在光電能源領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用

丁志琴（女士），PHI-CHINA高德英特(北京)科技有限公司 應(yīng)用工程師。2017年-2020年于西北大學化學與材料科學學院獲得碩士學位，于2020年7月加入 PHI-CHINA高德英特（北京）科技有限公司。主要從事XPS/TOF-SIMS/AES三種表面分析設(shè)備的操作應(yīng)用培訓以及數(shù)據(jù)分析。

PHI nanoTOF Ⅱ

       在醫(yī)藥產(chǎn)品研發(fā)多樣發(fā)展的今天，如何做出更健康有效的藥物，推動醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展？藥物的分析與質(zhì)控必須引起重視。

       為此，珀金埃爾默攜手蘇州百拓生物技術(shù)服務(wù)有限公司舉辦藥物分析與質(zhì)控研討會，珀金埃爾默產(chǎn)品專家期待與各位行業(yè)專家現(xiàn)場交流藥物研發(fā)過程中重金屬分析解決方案、溶劑殘留分析解決方案以及分子光譜技術(shù)在藥物分析中的應(yīng)用。

       為讓課堂惠及更多制藥同仁，藥視網(wǎng)特攜手珀金埃爾默對本次研討會進行現(xiàn)場直播，敬請期待！

2019年4月2日，B6幢2樓百拓眾創(chuàng)空間，“藥物分析與質(zhì)控研討會”，誠邀您來！

會議地點：

蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園一期B6幢

2樓百拓眾創(chuàng)空間

會議費用：免費

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https://www.ouryao.com/plugin.php?id=air_video&a=live&liveid=40

會議議程

       珀金埃爾默將于4月12-14日亮相在重慶舉辦的2019中華醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)大會。在此，誠邀您蒞臨參觀展位！

       秉承為人類創(chuàng)造更健康的世界這一理念，珀金埃爾默專注于醫(yī)院大數(shù)據(jù)挖掘與分析，以豐富的項目經(jīng)驗和實力背景，為廣大YL專家提供高價值的科研挖掘。

l 實力搭建集成平臺，解決互聯(lián)互通的難點痛點，響應(yīng)速度達到0.1毫秒內(nèi)……

l 解決異構(gòu)數(shù)據(jù)源問題，搭建大數(shù)據(jù)ZX，實現(xiàn)患者主索引，患者360，數(shù)據(jù)ZX上的綜合檢索……

l 摒棄報表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能展現(xiàn)與分析，層層鉆取與挖掘，找到數(shù)據(jù)背后的真實原因……

l 新型的合理用藥等模型，用深度學習的方法，將藥品知識庫與臨床經(jīng)驗的雙向融合……

l 在臨床的海量數(shù)據(jù)中，解放醫(yī)生的雙手，將半年才能收集到的數(shù)據(jù)，在一周之內(nèi)得到解決……

l 深度的VTE（下肢靜脈血栓）等研究，尋找未被發(fā)現(xiàn)的新的風險因素，構(gòu)建合理的創(chuàng)新打分系統(tǒng)……

l ……

這些亮點，在展會上，珀金埃爾默的專家都能為你一一展現(xiàn)?，F(xiàn)場，來自珀金埃爾默產(chǎn)品技術(shù)專家將演示并講解YL大數(shù)據(jù)的全套解決方案，助力醫(yī)院信息化建設(shè)，協(xié)助互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)匯集，搭建上層實力應(yīng)用，運用YL大數(shù)據(jù)科研平臺快速且準確挖掘分析數(shù)據(jù)，提高科研效率。    

時間：2019年4月12-14日

地點：重慶國際博覽ZX

珀金埃爾默展位號：A132

演講信息

演講主題：

基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院輔助決策管理平臺

演講專家：

龔俊, 上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院南院信息科主任

演講時間：

4月13日 15:50-16:20

演講地點：

M203會議室

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注：會前抽獎現(xiàn)場到展臺領(lǐng)取，或留地址郵寄均可