ENVI扩展工具：SpecBox光谱宝

SpecBox光谱宝正式上线！工具专门用于高光谱光谱库数据的处理与分析。功能涵盖：

• 光谱预处理：光谱Savitzky-Golay（SG）平滑、光谱重采样；

• 光谱变换：光谱一阶导数、二阶导数、倒数和对数变换。

该工具可用于提升后续光谱建模和光谱分析的数据质量和特征表现力。

1 工具安装

工具支持 ENVI 5.5 及以上版本。

方法1：使用 ENVI App Store 进行 ENVI 扩展工具的安装与管理。

App Store 下载地址：https://envi.geoscene.cn/appstore

方法2：手动下载安装 https://envi.geoscene.cn/appstore/specbox115

 

2 工具使用

在工具箱中，打开如下工具。

• 中文：/扩展工具/光谱宝

• 英文：/Extensions/SpecBox

2.1 光谱预处理

2.1.1 光谱SG平滑

光谱SG平滑通过多项式拟合的方式对光谱曲线进行平滑处理，有效降低噪声干扰，同时尽可能保留原始光谱的形状特征，是常用的高光谱预处理方法。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱预处理/光谱SG平滑

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecPrep/Spectral SG Smoothing

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 平滑级别（Soothing Level）：默认值为6。设置平滑级别，平滑级别越高平滑效果越明显。推荐设置为想保留的波谱特征半峰宽的1~2倍。

• 输出光谱（Output Spectral Library File）：输出光谱库文件。

2.1.2 光谱重采样

光谱重采样用于将原始光谱数据重采样到指定波段间隔，常用于多源数据统一处理、模型输入格式的标准化和降低数据量，一般将高光谱分辨率采样为低光谱分辨率。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱预处理/光谱重采样

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecPrep/Spectral Resamping

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 重采样间隔（Resampling Size）：该参数用于设置输出光谱的波长间隔大小。默认值为10，即隔10个波长采样点重采样，从而生成一个波段数更少、波长更规则的新光谱。较大的间隔值将减少波段数量，有助于简化分析、降低计算负担，但可能导致部分光谱细节信息损失；较小的间隔值则保留更多细节，适合对波谱精度要求较高的应用。建议根据后续分析任务的需要，选择合适的重采样间隔值。

• 输出光谱（Output Spectral Library File ）：输出光谱库文件。

2.2 光谱变换

2.2.1 一阶导数

一阶导数变换可突出光谱的变化趋势和拐点信息，增强吸收特征，对削弱背景干扰、提高特征分辨率具有显著效果。广泛应用于分类、识别和建模等任务中。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱变换/一阶导数

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecTrans/First Derivative

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 输出光谱（Output Spectral Library File）：输出光谱库文件。

2.2.2 二阶导数

二阶导数进一步强化光谱细节，提升对微弱吸收峰的识别能力，有助于区分高度相似的光谱曲线，但对噪声较敏感，常配合平滑工具使用。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱变换/二阶导数

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecTrans/Second Derivative

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 输出光谱（Output Spectral Library File）：输出光谱库文件。

2.2.3 倒数变换

倒数变换通过将光谱值转换为其倒数（1/y），可压缩高反射率差异，强调低反射率变化，在特定应用中有助于优化模型表现。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱预变换/倒数变换

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecTrans/Reciprocal Derivative

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 输出光谱（Output Spectral Library File）：输出光谱库文件。

2.2.4 对数变换

对数变换用于拉伸低反射率区域的细节，同时压缩高反射率值，使整体光谱数据更加平稳，有助于提升后续分析的稳定性和鲁棒性。

在工具箱中，选择如下工具。

• 中文：扩展工具/光谱宝/光谱变换/对数变换

• 英文：Extensions/SpecBox/SpecTrans/Logarithmic Derivative

设置如下参数：

• 输入光谱（Input Spectral Library File）：输入光谱库文件。

• 输出光谱（Output Spectral Library File）：输出光谱库文件。

3 ENVI Modeler建模工具中使用

SpecBox光谱宝中的各项工具均可在 ENVI Modeler 中灵活调用，作为建模节点嵌入至自动化流程中使用，便于构建高效的高光谱光谱库数据分析流程。功能尤其适用于高光谱数据的批量处理与流程标准化设计。用户可以将光谱平滑、重采样、导数计算、倒数变换、对数变换等功能作为节点，组合到复杂的数据预处理或分析流程中，支持大批量高光谱样本的规范化预处理、流程复用与参数化设置，显著提升建模效率与一致性。