Imaging in the Short Wave Infrared (SWIR) provides several advantages over the visible and near-infrared regions: enhanced image resolution in in foggy or dusty environments, deep tissue penetration, surveillance capabilities with eye-safe lasers, assessment of food quality and safety. Commercially available SWIR imagers are fabricated by integrating expensive epitaxial grown III-V compound semiconductor sensors with Si-based readout integrated circuits(ROIC) by indium bump bonding Infrared image sensors made of solution-processed quantum dots have recently emerged as candidates for next-generation SWIR imagers. They combine ease of processing, tunable optoelectronic properties, facile integration with Si-based ROIC and good performance. Here, we review recent research and development trends of various application fields of SWIR image sensors and nano-materials capable of absorption and emission of SWIR band. With SWIR sensible nano-materials, new type of SWIR image sensor can replace current high price SWIR imagers.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.3
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pp.203-209
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2021
With the recent development of satellite sensor technology, high-spatial-resolution imagery of various spectral wavelength bands have become possible. Worldview-3 satellite sensor provides panchromatic images with high-spatial-resolution and VNIR (Visible Near InfraRed) and SWIR (ShortWave InfraRed) bands with low-spatial-resolution, so it can be used in various fields such as defense, environment, and surveying. In this study, mineral detection was performed using Worldview-3 satellite imagery. In order to effectively utilize the VNIR and SWIR bands of the Worldview-3 satellite image, the sharpening technique was applied to the spatial resolution of the panchromatic image. To confirm the utility of SWIR bands for mineral detection, mineral detection using only VNIR bands was performed and comparatively evaluated. As the mineral detection technique, SAM (Spectral Angle Mapper), a representative similarity technique, was applied, and the pixels detected as minerals were selected by applying an empirical threshold to the analysis result. Quantitative evaluation was performed using reference data on the results of similarity analysis to evaluate the accuracy of mineral detection. As a result of the accuracy evaluation, the detection rate and false detection rate of mineral detecting using SWIR bands were calculated to be 0.882 and 0.011, respectively, and the results using only VNIR bands were 0.891 and 0.037, respectively. It was found that the detection rate when the SWIR bands were additionally used was lower than that when only the VNIR bands were used. However, it was found that the false detection rate was significantly reduced, and through this, it was possible to confirm the applicability of SWIR bands in mineral detection.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.21
no.11
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pp.1-7
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2016
In this paper, we proposed real-time relative radiometric calibration processing method for SWIR(Short Wavelength Infra-Red) sensor using 'Hyper-Spectral Imager'. Until now domestic research for Hyper-Spectral Imager has been performing with foreign sensor device. So we have been studying hyper spectral sensor device to meet domestic requirement, especially military purpose. To improve detection & identify capability in 'Hyper-Spectral Imager', it is necessary to expend sensing wavelength from visual and NIR(Near Infra-Red) to SWIR. We aimed to design real-time processor for SWIR sensor which can control the sensor ROIC(Read-Out IC) and process calibrate the image. To build Hyper-Spectral sensor device, we will review the SWIR sensor and its signal processing board. And we will analyze relative radiometric calibration processing method and result. We will explain several SWIR sensors, our target sensor and its control method, steps for acquisition of reference images and processing result.
This study confirmed the usefulness of short-wavelength infrared (SWIR) in the discrimination and classification of evergreen forest types. A forested area near Hisayama and Sasaguri in Fukuoka Prefecture, Japan, served as the study area. Warm-temperate forest vegetation dominates the study site vegetation. Coniferous plantation forest, natural broad-leaved forest, and bamboo forest were analyzed using LANDSAT5/TM and SPOT4/HRVIR remote sensing data. Samples were extracted for the three forest types, and reflectance factors were compared for each band. Kappa coefficients of various band combinations were also compared by classification accuracy. For the LANDSAT5/TM data observed in April, October, and November, Bands 5 and 7 showed significant differences between bamboo, broad-leaved, and coniferous forests. The same significant difference was not recognized in the visible or near-infrared regions. Classification accuracy, determined by supervised classification, indicated distinct improvements in band combinations with SWIR, as compared to those without SWIR. Similar results were found for both LANDSAT5/TM and SPOT4/HRVIR data. This study identified obvious advantages in using SWIR data in forest-type discrimination and classification.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.38
no.5
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pp.435-441
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2020
Sentinel-2A satellite imagery provides VNIR (Visible Near InfraRed) and SWIR (ShortWave InfraRed) wavelength bands, and it is known to be effective for land cover classification, cloud detection, and environmental monitoring. Greenhouse is one of the middle classification classes for land cover map provided by the Ministry of Environment of the Republic of Korea. Since greenhouse is a class that has a lot of changes due to natural disasters such as storm and flood damage, there is a limit to updating the greenhouse at a rapid cycle in the land cover map. In the present study, we utilized Sentinel-2A satellite images that provide both VNIR and SWIR bands for the detection of greenhouse. To utilize Sentinel-2A satellite images for the detection of greenhouse, we produced high-resolution SWIR bands applying to the fusion technique performed in two stages and carried out the detection of greenhouse using SVM (Support Vector Machine) supervised classification technique. In order to analyze the applicability of SWIR bands to greenhouse detection, comparative evaluation was performed using the detection results applying only VNIR bands. As a results of quantitative and qualitative evaluation, the result of detection by additionally applying SWIR bands was found to be superior to the result of applying only VNIR bands.
With the development of sensor and satellite technology, numerous high-resolution and multi-spectral satellite images have been available. Due to their wavelength-dependent reflection, transmission, and scattering characteristics, multi-spectral satellite images can provide complementary information for earth observation. In particular, the short-wave infrared (SWIR) band can penetrate certain types of atmospheric aerosols from the benefit of the reduced Rayleigh scattering effect, which allows for a clearer view and more detailed information to be captured from hazed surfaces compared to the visible band. In this study, we proposed a multi-resolution transform-based image fusion method to combine visible and SWIR satellite images. The purpose of the fusion method is to generate a single integrated image that incorporates complementary information such as detailed background information from the visible band and land cover information in the haze region from the SWIR band. For this purpose, this study applied the Laplacian pyramid-based multi-resolution transform method, which is a representative image decomposition approach for image fusion. Additionally, we modified the multiresolution fusion method by combining a haze-guided weight map based on the prior knowledge that SWIR bands contain more information in pixels from the haze region. The proposed method was validated using very high-resolution satellite images from Worldview-3, containing multi-spectral visible and SWIR bands. The experimental data including hazed areas with limited visibility caused by smoke from wildfires was utilized to validate the penetration properties of the proposed fusion method. Both quantitative and visual evaluations were conducted using image quality assessment indices. The results showed that the bright features from the SWIR bands in the hazed areas were successfully fused into the integrated feature maps without any loss of detailed information from the visible bands.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.374-381
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2024
This paper delves into the application of the short-wave infrared (SWIR) region, with a focus on the synthesis and optical characteristics of silver sulfide (Ag2S) nanostructures. SWIR offers advantages such as reduced damage to biological tissues and enhanced optical transparency, making it valuable across various domains. The study introduces three distinct synthesis methods, each showcasing the ability to obtain nanostructures with improved optical properties. These research findings open up the possibility of providing tailored solutions in detection, imaging, and other applications by controlling the size and ligands of Ag2S nanoparticles. This paper provides new insights into the utilization of Ag2S in the SWIR region, which is expected to foster advancements in future technologies.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.36
no.5
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pp.371-379
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2018
Unlike general VHR (Very-High-Resolution) satellite sensors that are mainly for panchromatic and MS (Multispectral) imaging, Worldview-3 sensor additionally provides eight SWIR (Short Wavelength Infrared) bands in wavelength range from 1198 nm to 2365 nm. This study investigates the effect of informative Worldview-3 SWIR bands for wetland classification performance. Worldview-3 imagery acquired over Sunchon Bay, which is a coastal wetland located in South Korea, is used to implement the classification. Land-cover classes for the scene are determined by referring to national land-cover maps, which are provided by the Ministry of Environment, overlapped with the scene. After that, training data for each determined class are collected. In order to analyze the effect of SWIR bands, classifications with and without SWIR bands are carried out and the results are then compared. In this regard, a SVM (Support Vector Machine) is utilized as their classifier. As a result of the accuracy assessments performed by test data that are independently extracted from training data, it was confirmed that classification performance was improved when the SWIR bands are included as input features for SVM-based classification.
With the development of promising future mobility and urban air mobility (UAM) technologies, the demand for LIDAR sensors has increased. The SWIR photodetector is a sensor that detects lasers for the 3D mapping of lidar sensor and is the most important technology of LIDAR sensor. An SWIR photodetector based on QDs in an eye-safe wavelength band of over 1400 nm has been reported. QDs-based SWIR photodetectors can be synthesized and processed through a solution process and have the advantages of low cost and simple processing. However, the organic ligands of QDs have insulating properties that limit their ability to improve the sensitivity and stability of photodetectors. Therefore, the technology to replace organic ligands with inorganic ligands must be developed. In this study, the organic ligand of the synthesized PbS QDs was replaced with a MAPI inorganic ligand, and an SWIR photodetector was fabricated. The analysis of the characteristics of the manufactured photodetector confirmed that the photodetector based on MAPI-capped PbS QDs exhibited up to 26.5% higher responsivity than that based on organic ligand PbS QDs.
Recently, the demand for lidar systems for autonomous driving is increasing, and research on Shortwave Infrared(SWIR) photodetectors for this purpose is being actively conducted. Most SWIR photodetectors currently being developed are based on InGaAs, and have the disadvantages of complex processes, high prices, and limitations in research due to monopoly. In addition, current SWIR photodetectors use lasers in the 905 nm wavelength band, which can pass through the pupil and cause damage to the retina. Therefore, it is required to develop a SWIR photodetector using a wavelength band of 1400 nm or more to be safe for human eyes, and to develop a material that can replace the proprietary InGaAs. PbS QDs are group 4-6 compound semiconductors whose absorption wavelength band can be adjusted from 1000 to 2700 nm, and have the advantage of being simple to process. Therefore, in this study, PbS QDs having an absorption wavelength peak of 1415 nm were synthesized, and a SWIR photodetector was fabricated using this. In addition, the photodetector's responsivity was improved by applying P3HT and ZnO NPs to improve electron hole mobility. As a result of the experiment, it was confirmed that the synthesized PbS QDs had excellent FWHM characteristics compared to commercial PbS QDs, and it was confirmed that the photodetector had a maximum current change of about 1.6 times.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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