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激光熔覆过程中的高光谱与热温度估算
摘要： 尽管激光金属沉积等金属增材制造技术无疑具有巨大的工业潜力，但该技术在达到工业成熟度之前仍需克服一些固有的质量挑战。对工件温度演变进行非接触式原位监测，可提供实施自动化闭环过程控制系统和优化制造工艺所需的信息，从而为这些问题提供稳健的解决方案。然而，测量绝对温度并非显而易见：波长相关的发射率值在固态、液态和糊状金属区域之间变化，需要光谱信息和专门的后期处理来将发射的红外辐射量与材料温度相关联。本文比较了在316L钢样品激光熔覆过程中，采用可见光和近红外高光谱线阵相机与传统短波红外（SWIR）热像仪获得的温度估算结果。两种方法对熔池内部温度分布的测量结果一致，而SWIR相机还能将温度测量范围延伸至熔池边界之外的固态区域。
关键词： 温度估算、激光熔覆、高光谱成像、增材制造、热监测
更新于2025-11-28 14:24:20
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一种运行时可扩展且硬件加速的星载高光谱图像线性解混方法
摘要： 自小型、轻量化和低成本卫星（如立方星）出现以来，太空任务正面临颠覆性创新。商业设备的应用及其成本限制通?；岬贾驴捎没丶扑隳芰ο陆?。为应对这一变化，机载处理范式正朝着卫星集群化发展，并转向分布式协作方案，以在超光谱图像处理等复杂应用中保持可接受的性能水平。在此背景下，混合软硬件及可重构计算已成为关键技术，尽管它们增加了设计和运行时的复杂性。本文采用ARTICo3框架（该框架抽象并简化了硬件加速系统的设计与运行时管理），在小规?？芍毓辜扑闵璞讣荷喜渴鹆丝焖俳饣欤‵UN）算法的网络化实现——该集群模拟了分布式机载处理场景，可对超光谱图像进行线性解混。通过算法改进实现了数据级并行，从两方面提升可扩展性：一是单台可重构设备中的加速器数量，二是网络节点数量。实验结果表明，对于传统依赖高性能地面计算的应用，采用ARTICo3支持的系统进行机载处理具有可行性。结果还显示，在特定配置下，该实现方案在性能与能效方面可能优于等效的软件解决方案，其卓越的可扩展性仅受通信带宽限制。
关键词： 现场可编程门阵列、高光谱成像、星载处理、ARTICo3、线性解混
更新于2025-09-23 15:23:52
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高光谱图像数据在玉米产量预测中的表现优于植被指数
摘要： 高光谱相机可提供数百个波长下的反射率数据。这些信息可用于推导与农艺和生理性状相关的植被指数（VIs）。然而，高光谱相机生成的数据比植被指数所能概括的内容更为丰富。因此，本研究探讨了使用高光谱图像数据的预测方程是否能比使用植被指数获得更好的籽粒产量预测性能。对于高光谱预测方程，我们考虑了三种估计方法：普通最小二乘法、偏最小二乘法（一种降维方法）以及贝叶斯收缩和变量选择程序。我们还研究了结合不同时间点采集的反射率数据的好处。数据由国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）在2014年开展的11项玉米（Zea mays L.）高温干旱胁迫产量试验中生成。结果表明，使用62个波段的数据比使用单个植被指数能获得更高的预测精度。总体而言，收缩和变量选择方法的预测性能最佳。在使用单时间点数据的模型中，花后28天采集的反射率数据模型预测精度最高。与使用单时间点数据相比，结合多时间点采集的图像数据可提高预测精度。
关键词： 玉米产量、高光谱成像、预测精度、植被指数、贝叶斯方法
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于深度学习的高光谱图像特征提取方法，用于太平洋白虾（凡纳滨对虾）TVB-N含量的无损预测
摘要： 采用光谱范围为900-1700 nm的高光谱成像(HSI)技术预测太平洋白虾的总挥发性盐基氮(TVB-N)含量。比较使用连续投影算法(SPA)和基于深度学习的堆叠自编码器(SAEs)算法进行光谱特征提取，采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)、偏最小二乘回归(PLSR)和多元线性回归(MLR)进行预测。结果表明，基于SAEs的预测模型(SAEs-LS-SVM、SAEs-MLR和SAEs-PLSR)表现优于全波长或SPA基础模型。其中SAEs-LS-SVM模型最优，在预测集上对TVB-N的预测相关系数(RP2)达0.921，均方根误差(RMSEP)为6.22 mg N[100 g]?1，剩余预测偏差(RPD)为3.58，计算耗时仅3.9毫秒。本研究表明SAEs在虾类品质检测的高光谱图像多元分析中具有很高应用潜力。
关键词： 堆叠自编码器、太平洋白虾、总挥发性盐基氮、无损预测、高光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于水溶性糖分析的近红外高光谱成像技术快速检测采后草莓腐烂情况
摘要： 本文提出了一种利用近红外高光谱成像技术（NIR-HSI，1000-2500 nm）检测草莓真菌腐烂的新策略。通过高效液相色谱法（HPLC）参考方法分析了草莓感染真菌过程中果糖、葡萄糖、蔗糖和总水溶性糖（TWSS）含量的变化。采用连续投影算法选取关键波长，评估了NIR-HSI定量分析草莓不同腐烂阶段相关糖组分的可行性。结果表明：TWSS含量的预测性能可接受，其RPD值分别为2和2.603；基于糖组分获得5-7个关键波长，在腐烂三个阶段的分类准确率表现出色——校正集准确率为89.4%-95.4%，预测集准确率为87.0%-94.4%。该快速方法为检测草莓腐烂及糖组分的关键波长筛选提供了新策略。
关键词： 草莓，关键波长，衰减，糖含量，高光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用高光谱成像技术对茶叶含水率进行视觉检测
摘要： 迄今为止，由于传送带上茶叶平铺时随机呈现正面或背面朝上，快速无损测定茶叶含水量仍是未解难题。为研究该问题，实验室模拟实际生产环境采集了传送带上茶叶正反两面的高光谱图像，并基于特征光谱波段分别建立了正面（Rv2=0.951）和背面（Rv2=0.918）的LS-SVR模型。为确保每个像素的光谱能正确导入对应模型，设计了分类准确率达100%的逻辑回归分类器来识别叶片正反面。最终通过以下步骤成功生成茶叶含水量分布图：(1)提取单叶平均光谱；(2)判定光谱所属叶面；(3)将调整后的各像素光谱导入对应回归模型；(4)生成含水量分布图。本研究创新性地提出了茶叶含水量检测方案。
关键词： 含水量，正面，高光谱成像，茶叶，背面
更新于2025-09-23 15:23:52
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CubeDMA – 针对高光谱成像应用优化三维DMA传输
摘要： 近年来，在轨计算已成为航天相关技术的主要需求之一。特别是机载高光谱成像（HSI）处理技术取得了显著进展。随着传感器技术的提升，机载HSI处理持续面临数据集规模增大、处理时间有限及通信链路受限等新挑战。高吞吐量与数据压缩对于满足实时性约束和保持传输带宽至关重要。针对需要适配多种处理算法的系统，必须建立能提供不同访问模式下快速内存存取的灵活通信架构。本文评估了现有FPGA相关的直接内存访问（DMA）解决方案，并提出了一种专为高光谱图像设计的新型DMA方案。结果表明，所提出的CubeDMA核心能以比现有方案更高效的方式处理目标内存访问模式，同时具备资源高效特性。
关键词： HSI立方体、DMA、板载处理、直接内存访问、高光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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[IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 瓦伦西亚（2018.7.22-2018.7.27）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 处理用于目标检测与大气补偿算法评估的新型高光谱数据集：RIT2017数据集
摘要： 本文向遥感学界介绍了一个名为"RIT2017数据集"的新型高光谱挑战性数据集，可用于目标检测算法评估。该数据集包含多达800万像素背景（或子集后更少）中的90个目标。由于该数据集在阳光直射区与全阴影区均设有相同的大型面板组，同样适用于大气补偿研究。本文简要介绍了数据采集活动、目标物体，并论证了成像光谱仪数据的辐射保真度——结果显示效果极佳。最后采用场景内技术进行大气补偿，结果也相当良好。
关键词： 大气补偿、基于物理的建模、高光谱成像、目标检测、辐射传输
更新于2025-09-23 15:23:52
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[IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 瓦伦西亚（2018.7.22-2018.7.27）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 高光谱图像混合参数-非参数目标检测器
摘要： 本研究提出了一种新型目标检测器，其条件概率密度函数（pdf）估计采用非参数方法，而所依赖的加性模型中目标强度估计则采用参数方法。通过可变带宽核密度估计器来估算条件pdf，同时运用最大似然法估计目标强度?；谡媸蹈吖馄资莸氖笛榻峁砻鳎眉觳馄髂苡行Ъ觳飧丛颖尘爸械哪勘甓韵?，并为目标强度提供合理估计值。
关键词： 非参数方法、核密度估计、加法模型、目标检测、高光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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使用多光谱成像技术对长效粉底进行定量美妆评估
摘要： 背景：我们尝试利用高光谱成像仪（HSI）——该设备可同步获取位置与波长信息——寻找能定量评估长效持妆粉底性能的适宜波长。材料与方法：选取10名健康志愿者，在其皮肤涂抹优质知名长效持妆粉底后，使用自主研发的HSI从即时涂抹时刻起每2小时进行一次测量直至6小时。通过反射率标准差对粉底的涂抹状态进行量化分析。结果：在多个波长下均证实标准差与粉底涂抹状态存在高度相关性。尤其表明采用800nm波长的标准差时，可在不依赖受试者血氧饱和度水平的情况下定量评估粉底涂抹状态。结论：通过本系统对化妆后皮肤进行定量评估，有望进一步提高志愿者实验的效率。
关键词： 化妆品评估，光谱分析，长效粉底液，高光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52