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激光雷达与高光谱成像技术融合

具体成交价以合同协议为准
  • 公司名称 浙江以象科技有限公司
  • 品牌 其他品牌
  • 型号
  • 产地 深圳
  • 厂商性质 经销商
  • 更新时间 2025/6/26 11:40:51
  • 访问次数 123

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以象科技由西安光机所光学博士团队,行业资深专家,光谱软件算法团队,光学应用博士等相关人员共同发起成立的科技型公司,目前投产市场可见光、近红外、短波中红外高光谱相机,实现国产化,突破进口技术壁垒,打破进口短波红外高光谱相机的技术限制。

 以象科技是一家集研发、生产、销售于一体的科技型公司。目前经营产品有激光共聚焦,激光散斑血流成像仪,光谱仪,高光谱相机等光学产品。

研发中心设立于西安,销售网络、完善售后服务机构设立覆盖全国。

企业使命:在基础科研领域有所作为。

企业愿景:为持续完善解决行业应用而奋斗不息。

企业价值观:科学来不得半点虚假。











激光共聚焦,激光散斑血流成像仪,血流成像仪、光谱仪,高光谱相机、医疗仪器等光学产品。

—— 以象科技的技术实践与突破视角

摘要

在遥感技术领域,激光雷达(LiDAR)与高光谱成像(HSI)技术凭借多元数据维度,为地物探测与分类提供全新视角。本文深度解析二者融合的理论基石,从物理机制梳理数据互补性,系统阐述基于深度学习的融合架构设计,结合复杂地物场景分类案例探讨技术突破,剖析瓶颈与未来方向,同时融入以象科技在光学设备研发及数据融合应用中的实践,为遥感智能解译提供前沿理论、技术参考与产业落地范例 。

一、激光雷达与高光谱成像技术融合引言

激光雷达以主动式激光测距为核心,精准捕获地物三维结构与地形信息;高光谱成像通过窄带光谱连续采样,构建地物 “光谱指纹” 实现物质成分识别。单一技术受限于信息维度:激光雷达缺乏光谱区分能力,高光谱成像难以精准刻画空间形态。二者融合可突破瓶颈,在生态监测、城市规划、资源勘探等领域释放巨大潜力,成为遥感技术演进关键方向。


以象科技作为由西安光机所光学博士团队等多元专业力量发起的科技型企业,深度洞察技术融合价值,依托自身在光学设备研发的深厚积淀,将激光雷达与高光谱成像融合技术向产业应用推进,助力突破传统遥感局限 。

激光雷达与高光谱成像技术融合

二、技术融合的理论基石

(一)数据特性的互补机制

激光雷达点云数据蕴含高精度三维坐标(X,Y,Z)及回波强度信息,回波强度与地物表面粗糙度、材质紧密相关,但光谱分辨率极低;高光谱数据覆盖数十至数百光谱波段,光谱曲线可区分植被种类、矿物成分,却依赖地形校正与空间配准。


从地物物理响应看,植被冠层的激光雷达回波可穿透叶片间隙反映垂直结构,高光谱则捕捉叶片色素(叶绿素、类胡萝卜素)的光谱吸收特征,二者协同可完整还原冠层 “结构 - 生化” 耦合关系。以象科技研发的高光谱相机,在光谱采集精度与波段覆盖广度上的优势,为这种耦合关系挖掘提供了更精准的数据基础,其近红外、短波中红外高光谱相机,可细致捕捉地物光谱细微差异,辅助激光雷达数据深化地物结构 - 成分关联分析 。

激光雷达与高光谱成像技术融合

(二)地物光谱 - 三维交互模型

基于辐射传输理论,地物光谱反射受三维形态调制:地形坡度影响光照入射角,建筑物高度改变阴影分布,植被冠层结构决定光散射路径。激光雷达构建的数字表面模型(DSM)可修正高光谱成像的地形光照偏差,高光谱反演的地物成分(如土壤有机质、植被含水量)又为激光雷达回波强度标定提供物质基础,形成 “形态约束光谱,光谱反演物质,物质解释回波” 的闭环交互 。


以象科技凭借其光学设备研发实力,所生产的激光雷达与高光谱成像设备,在数据同步采集、空间配准精度上不断优化,为该闭环交互的高效实现提供硬件支撑。例如,通过精准校准的多传感器集成方案,降低 GPS 同步误差、传感器安装偏移等影响,提升数据融合时的空间基准一致性,强化地物光谱 - 三维交互模型的应用效果 。

激光雷达与高光谱成像技术融合

三、融合架构与关键技术

(一)深度学习驱动的融合范式

1. 特征提取网络设计

针对高光谱数据,采用 3D - CNN 挖掘 “光谱 - 空间” 联合特征,通过多尺度卷积核(如 3×3×3、5×5×5)捕捉相邻波段光谱关联与像元空间依赖;激光雷达数据利用 2D - CNN 提取高度纹理、回波强度特征,引入空洞卷积(Dilated Convolution)扩展感受野,保留边缘细节。两类特征在编码层实现维度对齐(如通过 1×1 卷积压缩通道数),为融合奠定基础 。


以象科技在光学数据处理算法研发中,深度适配此类特征提取需求,其光谱软件算法团队针对高光谱与激光雷达数据特性,优化卷积核参数、空洞卷积率等,提升特征提取的针对性与有效性。例如,针对不同地物类型、应用场景,定制化调整 3D - CNN 多尺度卷积核组合,强化对特定地物 “光谱 - 空间” 特征的捕捉能力 。

2. 自编码器融合模块

构建对称自编码器结构,高光谱与激光雷达特征经编码器压缩为低维嵌入向量,通过注意力机制(Attention Mechanism)动态分配特征权重 —— 光谱特征在植被分类中权重提升,三维特征在建筑识别中主导。解码器基于融合嵌入向量,同时重构高光谱(光谱保真)与激光雷达(形态还原)数据,利用重构损失(Reconstruction Loss)与分类损失(Classification Loss)联合优化,迫使模型挖掘深度互补信息 。


以象科技将自身光学设备采集的数据特性融入自编码器设计,利用其高光谱相机的光谱保真优势、激光雷达设备的形态精准采集能力,为自编码器融合模块提供高质量输入数据。同时,通过实际地物分类项目验证,反向优化自编码器参数,提升融合模块对复杂地物场景的适应能力,如在城市建筑、植被精细分类中,优化注意力机制权重分配策略,强化关键特征对分类结果的贡献 。

(二)融合精度的制约因素

数据配准误差是核心挑战:激光雷达点云与高光谱影像的空间基准差异(如 GPS 同步误差、传感器安装偏移),导致特征融合时出现 “空间错位”,需采用迭代最近点算法(ICP)结合地面控制点(GCP)进行亚像元级配准。此外,地物异质性(如混合像元、植被季相变化)使光谱 - 三维特征关联不稳定,需引入概率图模型(PGM)建模特征不确定性 。


以象科技从硬件研发端发力,通过优化传感器集成工艺、提升 GPS 同步精度等,从源头降低数据配准误差。在软件算法层面,研发适配自身设备的配准优化算法,结合 ICP 与 GCP,实现亚像元级精准配准。针对地物异质性,利用概率图模型,结合其设备采集的多场景、多时段数据,建模特征不确定性,提升融合模型鲁棒性,如在植被季相变化监测中,通过长期数据积累与模型训练,增强分类结果稳定性 。

四、地物分类应用的深度解析

(一)复杂城市场景分类

以城市建筑、道路、植被、水体分类为例,激光雷达的 DSM 可精准区分建筑高度(>3m 判定为建筑),高光谱的 SWIR 波段(短波红外)识别道路沥青光谱特征(1700nm 附近吸收峰)。融合模型通过注意力机制,在建筑区域强化激光雷达高度特征,在道路区域突出高光谱沥青光谱,分类精度较单一技术提升 12% - 18%,尤其在建筑阴影区(高光谱易误判为水体),激光雷达高度信息有效修正分类结果 。


以象科技凭借其高光谱相机对 SWIR 波段的精准捕捉能力,以及激光雷达设备的 DSM 高精度构建优势,为城市场景分类提供优质数据。在实际项目中,利用其设备采集的西安某城区数据,验证融合模型分类效果,通过优化设备参数与模型协同,进一步提升建筑阴影区、道路与植被边界等复杂区域的分类精度,为城市规划、智慧管理提供更精准的数据支撑 。

(二)植被精细分类

针对森林群落(如针叶林、阔叶林、混交林),激光雷达点云的垂直剖面可提取冠层高度、叶面积指数(LAI),高光谱的红边波段(680 - 750nm)区分叶绿素含量。融合模型构建 “结构 - 生化” 特征对,针叶林因冠层低矮、光谱红边斜率小,与阔叶林(冠层高、红边斜率大)实现精准区分,在样地验证中,分类混淆矩阵对角线元素占比提升至 90% 以上,突破传统方法 “同物异谱、同谱异物” 困境 。


以象科技的高光谱相机在红边波段的高分辨率采集,结合激光雷达设备对冠层结构的精准刻画,为植被精细分类筑牢数据根基。在林业监测项目中,运用其设备采集的秦岭某林区数据,深入挖掘 “结构 - 生化” 特征对,辅助融合模型实现针叶林、阔叶林等的精细分类,为森林资源调查、生态监测提供有力技术手段,助力精准掌握森林群落结构与生态功能 。

五、瓶颈与未来方向

当前融合技术面临数据维度失衡(高光谱数百波段 vs 激光雷达稀疏点云)、模型可解释性差(黑箱化特征融合)等问题。未来需探索:(1)自适应特征对齐机制,利用生成对抗网络(GAN)动态匹配异构数据维度;(2)物理可解释深度学习,将辐射传输方程嵌入网络层,增强模型理论支撑;(3)空 - 天 - 地协同融合,结合卫星高光谱与机载激光雷达,拓展区域级地物监测应用 。


以象科技将以自身技术积累为依托,积极探索上述方向。在自适应特征对齐方面,利用 GAN 技术,结合其设备采集的多源异构数据,研发动态维度匹配算法;在物理可解释深度学习上,深度融合辐射传输理论与自身光学设备研发经验,将物理模型嵌入网络层;在空 - 天 - 地协同融合中,凭借其销售网络与研发实力,推动多平台设备集成与数据协同应用,为区域级地物监测提供更全面解决方案 。

六、结语

激光雷达与高光谱成像技术融合,突破单一遥感手段信息边界,构建地物 “形态 - 成分” 双维度识别体系。从理论机制到工程应用的深度挖掘,为遥感智能解译提供全新范式。


以象科技凭借其在光学设备研发、算法适配及产业应用中的实践,为技术融合落地注入动力。尽管面临技术瓶颈,但随着跨学科方法迭代(如物理建模与深度学习耦合),融合技术将在精准地球观测中发挥核心作用,驱动地物分类向 “精细、智能、全域” 迈进,以象科技也将持续深耕,为光学科技进步与应用普及贡献力量,助力遥感技术更好服务于生态、城市、资源等多领域发展 。

激光雷达与高光谱成像技术融合

以象科技作为一家由西安光机所光学博士团队、行业资深专家、光谱软件算法团队以及光学应用博士等多元专业力量共同发起创立的科技型企业,在光学技术领域展现出了非凡的潜力与强劲的实力,正逐步成为行业内的一颗璀璨新星。

其团队成员凭借深厚的学术造诣与丰富的实践经验,构建起了一座坚实的技术堡垒。西安光机所光学博士团队深入钻研光学核心原理,在光学系统的设计、优化以及创新方面持续发力,致力于打造出具有性能与高精度的光学基础架构。行业资深专家则犹如敏锐的市场领航员,他们凭借对行业发展脉络的精准把握以及对市场需求变化的前瞻性洞察,为公司的产品战略布局指明方向,确保每一款产品都能精准对接市场痛点,在激烈的市场竞争中脱颖而出。光学应用博士则专注于探索光学技术在各个实际领域的落地应用,他们深入挖掘产品在不同场景下的潜在用途,从生物医学到工业制造,从环境监测到农业科技,不断拓展产品的应用边界,让光学技术真正造福于人类社会的各个角落。

在产品层面,以象科技目前已成功投产并推向市场的可见光、近红外、短波中红外高光谱相机,无疑是其技术实力的集中体现。这不仅为国内相关行业提供了更为可靠、性价比更高的光学设备选择,还在一定程度上推动了我国光学技术自主创新的进程,提升了我国在全球光学产业价值链中的地位。

此外,公司经营的激光共聚焦、激光散斑血流成像仪、光谱仪等光学产品,也均在各自的领域内展现出了的优势与性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果,在生物医学微观成像领域成为科研人员探索生命奥秘的得力助手;激光散斑血流成像仪能够精准地监测微循环血流变化,为医学临床诊断和疾病研究提供了重要的参考依据;光谱仪则凭借其对物质光谱特性的精确分析能力,在材料成分分析、环境污染物监测以及食品安全检测等领域发挥着作用。

以象科技秉持着集研发、生产、销售于一体的全产业链运营模式,展现出了强大的综合实力与协同效应。其研发中心坐落于西安这充满科技活力与创新氛围的城市,依托当地丰富的科研资源与人才优势,持续不断地投入大量资源进行技术研发与创新,为公司的产品迭代升级和技术突破提供了源源不断的动力源泉。

与此同时,公司精心构建的销售网络如同一张紧密交织的大网,全面覆盖全国各个地区,确保了产品能够快速、高效地触达每一位客户手中。而完善的售后服务机构则像是一位贴心的守护者,随时为客户提供多层次的技术支持与售后服务保障,让客户在使用产品的过程中无后顾之忧,进一步增强了客户对公司品牌的信任度与忠诚度。

以象科技凭借其团队、创新的产品以及完善的运营模式,在光学技术领域正稳步前行,未来有望在国内乃至全球市场上取得更为辉煌的成就,为推动光学科技的进步与应用普及做出更多的贡献。

以象科技由西安光机所光学博士团队,行业资深专家,光谱软件算法团队,光学应用博士等相关人员共同发起成立的科技型公司,目前投产市场可见光、近红外、短波中红外高光谱相机,实现国产化,突破进口技术壁垒,打破进口短波红外高光谱相机的技术限制。

以象科技是一家集研发、生产、销售于一体的科技型公司。目前经营产品有激光共聚焦,激光散斑血流成像仪,光谱仪,高光谱相机等光学产品。研发中心设立于西安,销售网络、完善售后服务机构设立覆盖全国。

以象科技作为一家由西安光机所光学博士团队、行业资深专家、光谱软件算法团队以及光学应用博士等多元专业力量共同发起创立的科技型企业,在光学技术领域展现出了非凡的潜力与强劲的实力,正逐步成为行业内的一颗璀璨新星。

其团队成员凭借深厚的学术造诣与丰富的实践经验,构建起了一座坚实的技术堡垒。西安光机所光学博士团队深入钻研光学核心原理,在光学系统的设计、优化以及创新方面持续发力,致力于打造出具有性能与高精度的光学基础架构。行业资深专家则犹如敏锐的市场领航员,他们凭借对行业发展脉络的精准把握以及对市场需求变化的前瞻性洞察,为公司的产品战略布局指明方向,确保每一款产品都能精准对接市场痛点,在激烈的市场竞争中脱颖而出。光学应用博士则专注于探索光学技术在各个实际领域的落地应用,他们深入挖掘产品在不同场景下的潜在用途,从生物医学到工业制造,从环境监测到农业科技,不断拓展产品的应用边界,让光学技术真正造福于人类社会的各个角落。

在产品层面,以象科技目前已成功投产并推向市场的可见光、近红外、短波中红外高光谱相机,无疑是其技术实力的集中体现。这不仅为国内相关行业提供了更为可靠、性价比更高的光学设备选择,还在一定程度上推动了我国光学技术自主创新的进程,提升了我国在全球光学产业价值链中的地位。

此外,公司经营的激光共聚焦、激光散斑血流成像仪、光谱仪等光学产品,也均在各自的领域内展现出了的优势与性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果,在生物医学微观成像领域成为科研人员探索生命奥秘的得力助手;激光散斑血流成像仪能够精准地监测微循环血流变化,为医学临床诊断和疾病研究提供了重要的参考依据;光谱仪则凭借其对物质光谱特性的精确分析能力,在材料成分分析、环境污染物监测以及食品安全检测等领域发挥着作用。

以象科技秉持着集研发、生产、销售于一体的全产业链运营模式,展现出了强大的综合实力与协同效应。其研发中心坐落于西安这充满科技活力与创新氛围的城市,依托当地丰富的科研资源与人才优势,持续不断地投入大量资源进行技术研发与创新,为公司的产品迭代升级和技术突破提供了源源不断的动力源泉。

与此同时,公司精心构建的销售网络如同一张紧密交织的大网,全面覆盖全国各个地区,确保了产品能够快速、高效地触达每一位客户手中。而完善的售后服务机构则像是一位贴心的守护者,随时为客户提供多层次的技术支持与售后服务保障,让客户在使用产品的过程中无后顾之忧,进一步增强了客户对公司品牌的信任度与忠诚度。

以象科技凭借其团队、创新的产品以及完善的运营模式,在光学技术领域正稳步前行,未来有望在国内乃至全球市场上取得更为辉煌的成就,为推动光学科技的进步与应用普及做出更多的贡献。




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