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無人機遙感光譜智能感知研究獲重要進展
2025年06月20日 11:34:50
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4276
中國科學院西安光學精密機械研究所團隊創(chuàng)新性地采用“多矩形嵌套飛行方案”獲取多角度光譜數(shù)據(jù)，并構(gòu)建像素級信息庫，結(jié)合改進的BRDF模型與首創(chuàng)的“自適應(yīng)感知擴散窗口”技術(shù)為低空經(jīng)濟應(yīng)用提供了強有力的新工具。
中國科學院西安光學精密機械研究所李海巍副研究員團隊與王爽研究員合作，在無人機遙感光譜智能感知領(lǐng)域取得重要研究進展。該研究顯著提升了地表二向反射分布函數(shù)(BRDF)的高精度建模能力，將地物分類精度從91.65%提升至97.23%，為無人機遙感技術(shù)在大區(qū)域高分辨率、高精度應(yīng)用提供了新方法。
無人機遙感技術(shù)因其覆蓋區(qū)域廣、靈活便捷、成像迅速以及在復(fù)雜區(qū)域高效獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，已成為獲取地表多角度光譜信息、進行高精度三維光場建模的重要手段，推動了地表參數(shù)反演方案和理論的發(fā)展。然而，現(xiàn)有技術(shù)在無人機飛行方案規(guī)劃、復(fù)雜地形多角度影像獲取及模型適應(yīng)性等方面仍存在局限，制約了其在大范圍高分辨率、高精度場景的廣泛應(yīng)用。
針對這些挑戰(zhàn)，研究團隊首創(chuàng)了無人機多矩形嵌套飛行方案，有效獲取了研究區(qū)域的多角度光譜數(shù)據(jù)。基于獲取的數(shù)據(jù)，團隊構(gòu)建了像素級多角度信息庫，精確計算了每個厘米級像素的地物類別、坡度、坡向等屬性。利用該信息庫，研究人員對經(jīng)典的Hapke、Kernel和RPV模型進行了地形和光照校正的適應(yīng)性改進，成功實現(xiàn)了單像素厘米級精度的BRDF建模，建模平均均方根誤差(RMSE)低至0.0109，光譜角(SAM)為2.9008。
更重要的是，研究提出了自適應(yīng)擴散理論，并創(chuàng)新性地結(jié)合自適應(yīng)感知擴散窗口技術(shù)。該技術(shù)能夠以單個高精度建模像素作為種子點，將其建模結(jié)果智能地擴散至該地物類型的最大最優(yōu)觀測區(qū)域，獲得該區(qū)域高精度的BRDF分布(平均RMSE = 0.0266, SAM = 8.1263)。應(yīng)用此擴散BRDF模型結(jié)合支持向量機(SVM)進行分類，成功將地物分類精度從91.65%顯著提升至97.23%。
這項研究為解決大范圍、高分辨率BRDF建模與應(yīng)用中面臨的隨機光照變化、復(fù)雜地形分布及觀測幾何變化等問題，提供了一種區(qū)域自適應(yīng)泛化驅(qū)動的高精度建模新方法。該成果為無人機遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用開辟了新路徑，有望為滿足低空經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展需求提供新的技術(shù)支撐。
相關(guān)研究成果已于近日發(fā)表于國際遙感領(lǐng)域頂級期刊《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》。該研究工作得到了國家自然科學基金委員會、科學技術(shù)部等部門的支持。
素材來源：西安光學精密機械研究所
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