Original paper

White-reference based post-correction method for multi-source spectral libraries

Jung, András; Götze, Christian; Glässer, Cornelia

Abstract

This paper focuses on an easy-to-use post-correction method of spectral ground-truth signatures. This method was developed and applied within this experiment. The following spectrometers were used: FieldSpec (FS) and TerraSpec (TS) from Analytical Spectral Devices, Inc and HandySpec VIS/NIR (HS) from the German company Tec5 AG. As a fourth" virtual spectrometer", the free spectral library of the United States Geological Survey (USGS) was included. Spectral measurements taken by different spectrometers for the same objects can cause dif culties when comparisons are made between ground-truth spectra. The instrumental differences, the technical parameters (spectral resolution and ranges, illumination sources, arrangement, viewing angle) vary from spectrometer to spectrometer, but a white-reference dependent post-correction could work and enhance the similarity between spectra. By the post-correction method a positive change of over 10 % was achieved which is considered as signi cant for most spectral library users. The importance of spectral libraries is growing and the intercomparability of them is still a challenge. The post-correction method is a practical tool for building and using multisource ground-truth spectral libraries.

Kurzfassung

Weiß abgleich-basierte PostKorrekturmethode fü r Spektralbibliotheken. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer anwendbaren Post-Korrekturmethode fü r spektrale Feldund Labormessungen. Diese Methode wurde innerhalb eines Spektrometervergleichs entwickelt und getestet. Folgende Spektrometer wurden verwendet: FieldSpec (FS) und TerraSpec (TS) von Analytical Spectral Devices, Inc und HandySpec VIS/NIR (HS) der deutschen Firma tec5 AG. Als viertes virtuelles Spektrometer wurde die frei verfü gbare Spektralbibliothek des United States Geological Survey (USGS) verwendet. Spektrale Messungen mit verschiedenen Spektrometern zeigen fü r gleiche Messobjekte Unterschiede im Spektralsignal. Die instrumentellen Unterschiede basieren auf technischen Parametern (spektrale Au ösung und Spektralbereiche, Lichtquellen, Arrangement, Betrachtungswinkel). Die auf einem Weißableich basierende Post-Korrektur kann zur Verringerung externer Fehler beitragen. Durch die Post-Korrekturmethode kann eine positive Verä nderung der spektralenÄ hnlichkeit vonü ber 10 % erreicht werden. Die Bedeutung von Spektralbibliotheken wä chst, die Vergleichbarkeit ist aber immer noch eine Herausforderung. Die Post-Korrekturmethode ist ein praktisches Werkzeug fü r die Erstellung und Nutzung von spektralen Bibliotheken.

Keywords

spectroscopywhite referencepost-correctioneld portable spectrometerspectral libraries