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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：460
中國科學(xué)院西安光學(xué)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(xué)院西安光學(xué)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(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部等部門的支持。
素材來源：西安光學(xué)精密機械研究所
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