Доступно с лицензией Image Analyst.
Спектральная библиотека представляет собой базу данных эталонных спектров, которая поддерживает точную идентификацию и классификацию материалов на изображениях. Это библиотека спектральных сигнатур, которые представляют, как различные материалы отражают, поглощают или излучают энергию во всем электромагнитном спектре. Каждая спектральная сигнатура в библиотеке подобна словарному определению материала, например, типа растительности, почвы, минералов, воды, строительных материалов и многого другого. Хотя эти библиотеки могут быть созданы на основе полевых измерений или тщательно откалиброванных изображений, наиболее авторитетные спектральные библиотеки основаны на данных спектрометров, используемых в лабораторных условиях. Спектральная сигнатура в библиотеке содержит значения коэффициента отражения и диапазоны длин волн, в которых собираются эти значения коэффициента отражения.
Спектральные сигнатуры часто подвергаются повторной выборке для соответствия некоторым известным бортовым или космическим датчикам, либо они могут представлять собой отражательную способность, измеренную на изображении. Аналитики используют их для сравнения и сопоставления спектров пикселов изображений, помогая идентифицировать или классифицировать материалы на спутниковых изображениях, аэрофотоснимках и снимках с беспилотников.
Поддержка спектральной библиотеки
ArcGIS поддерживает следующие спектральные библиотеки и форматы:
- Спектральная библиотека USGS — библиотека содержит спектры, измеренные с помощью лабораторных, полевых и бортовых спектрометров, охватывающие длины волн от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного диапазона (от 0,2 до 200 мкм). Измеряются лабораторные образцы конкретных минералов, растений, химических соединений и строительных материалов. Данные спектральной библиотеки включают название материала, спектральный диапазон и количество каналов.
- Спектральная библиотека Esri — файл спектральной библиотеки Esri (.esl) хранит информацию о датчике, название материала, списки длин волн и значения.
- Спектральная библиотека ENVI — спектральная библиотека ENVI (.sli) представляет собой файл двоичного формата, используемый для хранения коллекций спектральных сигнатур, с сопутствующим заголовком (.hdr), который содержит метаданные, такие как длины волн, единицы измерения и названия материалов.
Запрос и просмотр спектральных библиотек
ArcGIS Pro предоставляет браузер спектральной библиотеки и вьюер спектральных сигнатур для визуализации и работы со спектральными сигнатурами в спектральной библиотеке.
Браузер спектральной библиотеки
Панель Браузер спектральной библиотеки позволяет открывать, просматривать, осуществлять поиск и просмотр выбранных спектральных сигнатур в спектральной библиотеке.
Чтобы открыть панель Браузер спектральной библиотеки, на вкладке Изображения щелкните кнопку Спектральный анализ, затем щелкните Новый вьюер спектральных сигнатур. На верхней панели Браузера спектральной библиотеки в таблице перечислены спектральные сигнатуры, содержащиеся в спектральной библиотеке. Таблица содержит название материала, диапазон спектральной сигнатуры и количество каналов, определяющих спектральную сигнатуру. Вы можете выбрать отображение списка спектральных сигнатур в виде дерева или списка.
Дополнительные сведения о функциональности Браузера спектральной библиотеки см. в разделе Работа с браузером спектральной библиотеки.
Вьюер спектральной библиотеки
Панель Вьюер спектральной библиотеки позволяет открывать, просматривать, осуществлять поиск и просмотр выбранных спектральных сигнатур в спектральной библиотеке. Исследуйте и измерьте спектральные сигнатуры с помощью инструментов, выберите интересующие вас спектральные сигнатуры и сохраните их в новом файле спектральной библиотеки Esri (.esl). Окно Вьюер спектральных сигнатур состоит из двух компонентов: вьюер сигнатур и панель спектральных сигнатур.
Дополнительные сведения о функциональности Вьюера спектральных сигнатур см. в разделе Работа с вьюером спектральных сигнатур и панелью Спектральная сигнатура.
Панель Спектральная сигнатура представлена ниже.
Работа со спектральными библиотеками
Использование спектральных библиотек значительно расширяет аналитические возможности работы с изображениями, полученными с помощью дистанционного зондирования. Связывая данные изображений с известными спектральными сигнатурами, аналитики могут более точно идентифицировать объекты и материалы, что позволяет применять более количественный подход. Спектральная сигнатура дает базовую точку отсчета для каждого материала, относительно которой можно обнаружить, сопоставить и измерить отклонения с помощью инструментов и методов дистанционного зондирования. Эти отклонения позволяют оценить влияние атмосферных условий, таких как содержание аэрозоля, рассеяние и поглощение, а также физических факторов и факторов окружающей среды, которые влияют на спектральную характеристику объектов и материалов на изображениях.
Аналитики используют спектральные сигнатуры в библиотеках для анализа изображений, в том числе для следующего:
- Идентификация целевых материалов на изображениях — спектральное сопоставление сравнивает спектры пикселов на изображениях, полученных с помощью дистанционного зондирования, с известными сигнатурами в спектральной библиотеке, используя такие методы, как Spectral Angle Mapper (SAM), Spectral Information Divergence (SID), Normalized Spectral Similarity (NS3) и другие. См. инструмент геообработки Выявить цель с использованием спектра для получения более подробной информации.
- Обучение данных для классификации — спектральные библиотеки служат в качестве справочных наборов данных для помощи в обучении контролируемых классификаторов. Они обеспечивают получение достоверных спектров в тех случаях, когда прямые полевые измерения недоступны.
- Спектральное несмешивание и субпиксельный анализ — спектры материалов помогают аналитикам выполнять спектральное несмешивание, оценивая относительное содержание различных материалов в каждом пикселе.
- Проверка результатов — спектральные библиотеки используются для подтверждения результатов классификации, проверки соответствия идентифицированных материалов ожидаемым спектральным откликам.
Библиотеки спектральных сигнатур особенно полезны при выборе обучающих данных изображений для классификации и выявления объектов при глубоком обучении. Обучающие данные, полученные на основе спектральных сигнатур, как правило, более чистые по сравнению с данными, собранными с помощью традиционных методов интерпретации изображений. Эта чистота имеет решающее значение для определения конкретных целевых материалов и объектов из изображений. Обучающие выборки можно сравнивать и проверять вручную с помощью спектральных сигнатур в библиотеке. Вы можете собирать спектральные сигнатуры целевых объектов непосредственно с изображений и сопоставлять их со спектральными сигнатурами для идентификации и классификации материалов и объектов на изображении.
Как упоминалось выше, возможность визуализировать, измерять и анализировать спектры материалов в спектральной библиотеке с помощью браузера и вьюера предоставляет множество опций для анализа изображений. Кроме того, вы можете идентифицировать и сохранять выбранные спектральные сигнатуры, что позволяет создавать пользовательские библиотеки спектров материалов. Эти специализированные библиотеки могут быть разработаны для различных приложений и проектов, и они полностью поддерживаются инструментами анализа изображений ArcGIS, растровыми функциями и мастерами рабочих процессов. Файлы спектральной библиотеки (.esl и .sli), включая созданные и сохраненные вами, можно использовать в инструментах спектрального анализа, использующих входные данные спектральной библиотеки, таких как Выявление цели с использованием спектров, Линейное спектральное несмешивание и Повторная выборка спектров библиотеки.