第3章傳感器及其成像方式

1、第第3 3章章 傳感器及其成像方式傳感器及其成像方式3.1 3.1 傳感器概述傳感器概述 3.2 3.2 攝影成像系統(tǒng)攝影成像系統(tǒng) 3.3 3.3 掃描成像系統(tǒng)掃描成像系統(tǒng) 3.1 3.1 傳感器概述傳感器概述1 1 傳感器的分類傳感器的分類2 2 傳感器的組成傳感器的組成3 3 傳感器的性能傳感器的性能v傳感器傳感器是收集、探是收集、探測(cè)、記錄地物電磁波測(cè)、記錄地物電磁波輻射信息的裝置。輻射信息的裝置。v它的性能決定遙感它的性能決定遙感的能力，的能力，即傳感器即傳感器對(duì)對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力電磁波段的響應(yīng)能力、傳感器傳感器的空間分辨率的空間分辨率及圖像的幾何特征及圖像的幾何特征、傳感器傳感器獲

2、取地物信息獲取地物信息量的大小和可靠程度。量的大小和可靠程度。返回返回3.1.1 3.1.1 傳感器的分類傳感器的分類返返 回回 主動(dòng)式傳感器主動(dòng)式傳感器 被動(dòng)式傳感器被動(dòng)式傳感器按電磁波的按電磁波的輻射來源輻射來源 攝影機(jī)攝影機(jī) 掃描儀掃描儀 雷達(dá)雷達(dá)按成像原理按成像原理與圖像性質(zhì)與圖像性質(zhì) 成像方式的傳感器成像方式的傳感器 非成像方式傳感器非成像方式傳感器按記錄電磁按記錄電磁波信息方式波信息方式3.1.2 3.1.2 傳感器的組成傳感器的組成傳傳感感器器的的組組成成收集器收集器 攝影機(jī)：攝影機(jī)：凸透鏡凸透鏡 掃描儀掃描儀：反射鏡：反射鏡 雷達(dá)：雷達(dá)： 天線天線 多波段遙感：還包含濾色鏡、棱

3、鏡、光柵、分光鏡等。多波段遙感：還包含濾色鏡、棱鏡、光柵、分光鏡等。探測(cè)器探測(cè)器 感光膠片、光電敏感元件、固體敏感元件和波導(dǎo)感光膠片、光電敏感元件、固體敏感元件和波導(dǎo)處理器處理器 進(jìn)行信號(hào)的放大、增強(qiáng)與調(diào)制進(jìn)行信號(hào)的放大、增強(qiáng)與調(diào)制 光電轉(zhuǎn)化器光電轉(zhuǎn)化器輸出器輸出器 直接方式：攝影分幅膠片、掃描航帶膠片、合成孔徑雷達(dá)的波帶片、顯像直接方式：攝影分幅膠片、掃描航帶膠片、合成孔徑雷達(dá)的波帶片、顯像管熒光屏管熒光屏 間接方式：模擬磁帶和數(shù)字磁帶間接方式：模擬磁帶和數(shù)字磁帶 輸出器的類型：掃描曬像儀、陰極射線管、電視顯像管、磁帶記錄儀、彩輸出器的類型：掃描曬像儀、陰極射線管、電視顯像管、磁帶記錄儀、彩

4、色噴墨記錄儀等。色噴墨記錄儀等。返返 回回3.1.3 3.1.3 傳感器的性能傳感器的性能空間分辨率空間分辨率光譜分辨率光譜分辨率輻射分辨率輻射分辨率時(shí)間分辨率時(shí)間分辨率 傳感器的性能傳感器的性能 1.1.空間分辨率空間分辨率 ：指的傳感器所能識(shí)別的最小地面目標(biāo)的大小。：指的傳感器所能識(shí)別的最小地面目標(biāo)的大小。（1 1）瞬時(shí)視場(chǎng)：）瞬時(shí)視場(chǎng)：指?jìng)鞲衅鞯乃矔r(shí)張角所對(duì)應(yīng)的地面范圍。取決指?jìng)鞲衅鞯乃矔r(shí)張角所對(duì)應(yīng)的地面范圍。取決于瞬時(shí)視場(chǎng)角和傳感器距離地面的高度。于瞬時(shí)視場(chǎng)角和傳感器距離地面的高度。1.1.空間分辨率空間分辨率 ：指的傳感器所能識(shí)別的最小地面目標(biāo)的大小。：指的傳感器所能識(shí)別的最小地面目

5、標(biāo)的大小。（2 2）像元）像元：像元是遙感成像的基本采樣點(diǎn)，是構(gòu)成遙感圖像的：像元是遙感成像的基本采樣點(diǎn)，是構(gòu)成遙感圖像的最小單元。正常情況下，像元對(duì)應(yīng)于傳感器的最小分辨單元，最小單元。正常情況下，像元對(duì)應(yīng)于傳感器的最小分辨單元，呈正方形，并在圖像上占據(jù)一定的面積。像元的大小是遙感圖呈正方形，并在圖像上占據(jù)一定的面積。像元的大小是遙感圖像分辨率能力的最重要的指標(biāo)，像分辨率能力的最重要的指標(biāo)，2.2.光譜分辨率光譜分辨率：指?jìng)鞲衅魉褂玫牟ǘ螖?shù)、波長及波段寬度，也就：指?jìng)鞲衅魉褂玫牟ǘ螖?shù)、波長及波段寬度，也就是選擇的通道數(shù)、每個(gè)通道的波長和帶寬，這三個(gè)要素共同決定了是選擇的通道數(shù)、每個(gè)通道的波

6、長和帶寬，這三個(gè)要素共同決定了光譜分辨率。傳感器的波段數(shù)量越多、帶寬越窄，其光譜分辨率就光譜分辨率。傳感器的波段數(shù)量越多、帶寬越窄，其光譜分辨率就越高。越高。 根據(jù)成像過程中所使用的波段數(shù)；光學(xué)遙感系統(tǒng)分為：根據(jù)成像過程中所使用的波段數(shù)；光學(xué)遙感系統(tǒng)分為： （1）全色成像系統(tǒng)）全色成像系統(tǒng) （2）多光譜成像系統(tǒng)）多光譜成像系統(tǒng) （3）超光譜成像系統(tǒng)：）超光譜成像系統(tǒng)： （4）高光譜成像系統(tǒng)）高光譜成像系統(tǒng)3.3.輻射分辨率：輻射分辨率：指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分地物輻射能量細(xì)微變化指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分地物輻射能量細(xì)微變化的能力，即傳感器的靈敏度。傳感器的輻射分辨率越的能力，即傳感器的靈敏度。傳感器的輻射分辨率越高，

7、其對(duì)地物反射或發(fā)射能量的微小變化的探測(cè)能力高，其對(duì)地物反射或發(fā)射能量的微小變化的探測(cè)能力越強(qiáng)，所獲取圖像的層次就越豐富。越強(qiáng)，所獲取圖像的層次就越豐富。 輻射分辨率一般用輻射分辨率一般用灰度的分級(jí)數(shù)灰度的分級(jí)數(shù)來表示，即最暗來表示，即最暗最亮灰度值（亮度值）間分級(jí)的數(shù)目（最亮灰度值（亮度值）間分級(jí)的數(shù)目（量化級(jí)數(shù)量化級(jí)數(shù)）也）也稱為灰度分辨率?；叶纫话惆捶Q為灰度分辨率?；叶纫话惆? 2n n來分級(jí)。來分級(jí)。4.4.時(shí)間分辨率時(shí)間分辨率：指衛(wèi)星對(duì)同一地點(diǎn)重復(fù)成像的時(shí)間間隔，指衛(wèi)星對(duì)同一地點(diǎn)重復(fù)成像的時(shí)間間隔，即采樣的時(shí)間頻率。顯然，時(shí)間分辨率主要是針對(duì)遙感衛(wèi)星即采樣的時(shí)間頻率。顯然，時(shí)間分辨率主

8、要是針對(duì)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)來說的，是衡量衛(wèi)星系統(tǒng)成像能力和成像特點(diǎn)的一個(gè)重系統(tǒng)來說的，是衡量衛(wèi)星系統(tǒng)成像能力和成像特點(diǎn)的一個(gè)重要指標(biāo)。要指標(biāo)。 時(shí)間分辨率和衛(wèi)星的回歸周期（重訪周期），是既有聯(lián)時(shí)間分辨率和衛(wèi)星的回歸周期（重訪周期），是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個(gè)概念。系又有區(qū)別的兩個(gè)概念。 遙感衛(wèi)星以一定的時(shí)間分辨率，在不同時(shí)間獲取的同一遙感衛(wèi)星以一定的時(shí)間分辨率，在不同時(shí)間獲取的同一地區(qū)的一組遙感圖像稱之為多時(shí)相圖像地區(qū)的一組遙感圖像稱之為多時(shí)相圖像（Multi-Temporal Image）。多時(shí)相遙感圖像對(duì)地表事物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)具有重要。多時(shí)相遙感圖像對(duì)地表事物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)具有重要意義。意義。返返 回回3

9、.2 3.2 攝影成像系統(tǒng)攝影成像系統(tǒng)n概述概述n攝影機(jī)的類型攝影機(jī)的類型n航空航空攝影像片的幾何特?cái)z影像片的幾何特性性n航空航空攝影攝影像片的類型和特點(diǎn)像片的類型和特點(diǎn)攝影成像：是利用攝影成像：是利用光學(xué)鏡頭和放置在光學(xué)鏡頭和放置在焦平面上的感光膠焦平面上的感光膠片等組成的成像系片等組成的成像系統(tǒng)記錄地物影像的統(tǒng)記錄地物影像的一種技術(shù)，是遙感一種技術(shù)，是遙感最基礎(chǔ)的成像方式最基礎(chǔ)的成像方式之一，是航空遙感之一，是航空遙感最重要的成像方式。最重要的成像方式。返返 回回3.2.1 攝影機(jī)類型攝影機(jī)類型1.1.單鏡頭框幅式攝影機(jī)單鏡頭框幅式攝影機(jī)：一次曝光得到目標(biāo)物一幅像片一次曝光得到目標(biāo)物一幅像

10、片 。 單鏡頭框幅式攝影機(jī)構(gòu)造示意圖單鏡頭框幅式攝影機(jī)構(gòu)造示意圖鏡頭分為常角、寬角和特寬角；航空攝影機(jī)的焦距一般在150mm左右，航天攝影機(jī)的焦距需要大于300mm甚至1000mm。像幅通常為230mm230mm和180mm180mm 。攝影機(jī)類型攝影機(jī)類型2.2. 縫隙式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)：縫隙式攝影機(jī)：又稱為是航帶又稱為是航帶攝影機(jī)，通過攝影機(jī)，通過焦平面前方設(shè)焦平面前方設(shè)置的與飛行垂置的與飛行垂直的狹縫快門直的狹縫快門獲取橫向的狹獲取橫向的狹帶影像。多中帶影像。多中心投影。某一心投影。某一瞬間獲取的影瞬間獲取的影像仍為中心投像仍為中心投影。影?？p隙式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)攝影機(jī)類

11、型攝影機(jī)類型3.3.全景攝影機(jī)：全景攝影機(jī)：全景攝影機(jī)的焦距較長，主要用于軍事偵察。全景攝影機(jī)的焦距較長，主要用于軍事偵察。鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式全景攝影機(jī)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式全景攝影機(jī)攝影機(jī)類型攝影機(jī)類型4.4.多光譜攝影機(jī)：多光譜攝影機(jī)：對(duì)同一地區(qū)在同一瞬間攝取多個(gè)波段影像的攝影機(jī)。對(duì)同一地區(qū)在同一瞬間攝取多個(gè)波段影像的攝影機(jī)。多鏡頭組合型多鏡頭組合型 單鏡頭光束分離型單鏡頭光束分離型 返返回回3.2.2 3.2.2 航空攝影像片的幾何特性航空攝影像片的幾何特性航空攝影的類型航空攝影的類型航空攝影像片的投影及其構(gòu)像特點(diǎn)航空攝影像片的投影及其構(gòu)像特點(diǎn)航空攝影像片的像點(diǎn)位移航空攝影像片的像點(diǎn)位移航空攝影像片的立體觀

12、察航空攝影像片的立體觀察返回返回航攝像片上地物的像點(diǎn)位置相對(duì)于其在地形圖上的位置產(chǎn)生的變化。航攝像片上地物的像點(diǎn)位置相對(duì)于其在地形圖上的位置產(chǎn)生的變化。1.1.根據(jù)實(shí)施的方式分類：根據(jù)實(shí)施的方式分類：（1）單片攝影）單片攝影（2）單航線攝影）單航線攝影（3）多航線攝影（面積攝影）多航線攝影（面積攝影） 航空攝影的類型航空攝影的類型2.2.根據(jù)攝影機(jī)主光軸與地面的關(guān)系，可分為根據(jù)攝影機(jī)主光軸與地面的關(guān)系，可分為垂直攝影垂直攝影和和傾斜攝影傾斜攝影。返返 回回 航空攝影像片的投影及其構(gòu)像特點(diǎn)航空攝影像片的投影及其構(gòu)像特點(diǎn) 垂直投影垂直投影中心投影中心投影1.1.投影距離的影響投影距離的影響：垂直投

13、影的縮小和放大與投影距離無關(guān)，并有垂直投影的縮小和放大與投影距離無關(guān)，并有統(tǒng)一的比例尺。中心投影則受投影距離（遙感平臺(tái)的高度）的影響，統(tǒng)一的比例尺。中心投影則受投影距離（遙感平臺(tái)的高度）的影響，像片比例尺與平臺(tái)的高度像片比例尺與平臺(tái)的高度H和焦距和焦距f有關(guān)。有關(guān)。中心投影與垂直投影的區(qū)別中心投影與垂直投影的區(qū)別中心投影受平臺(tái)高度和焦距的影響中心投影受平臺(tái)高度和焦距的影響2.投影面傾斜的影響投影面傾斜的影響：當(dāng)投影面傾斜時(shí)，垂直投影的影像僅比例尺：當(dāng)投影面傾斜時(shí)，垂直投影的影像僅比例尺有所放大。在中心投影的像片上（見下圖）像點(diǎn)有所放大。在中心投影的像片上（見下圖）像點(diǎn)ao，bo的相對(duì)位置的相對(duì)

14、位置保持不變。在中心投影像片上（見下圖），保持不變。在中心投影像片上（見下圖），ao，bo的比例關(guān)系有顯的比例關(guān)系有顯著的變化，各點(diǎn)的相對(duì)位置和形狀不再保持原來的樣子，地面上著的變化，各點(diǎn)的相對(duì)位置和形狀不再保持原來的樣子，地面上AO=BO而像片上的而像片上的aobo。 投影面傾斜對(duì)構(gòu)像的影響投影面傾斜對(duì)構(gòu)像的影響中心投影與垂直投影的區(qū)別中心投影與垂直投影的區(qū)別 3.地形起伏的影響地形起伏的影響：垂：垂直投影起伏變化大，直投影起伏變化大，投影點(diǎn)之間的距離與投影點(diǎn)之間的距離與地面實(shí)際水平距離成地面實(shí)際水平距離成比例縮小，相對(duì)位置比例縮小，相對(duì)位置不變。中心投影時(shí)，不變。中心投影時(shí)，地面起伏越大，

15、像上地面起伏越大，像上投影點(diǎn)水平位置的位投影點(diǎn)水平位置的位移量就越大。這種誤移量就越大。這種誤差為有一定的規(guī)律。差為有一定的規(guī)律。 地形起伏對(duì)構(gòu)像的影響地形起伏對(duì)構(gòu)像的影響中心投影的構(gòu)像規(guī)律中心投影的構(gòu)像規(guī)律 v地面物體是地面物體是一一點(diǎn)點(diǎn)，在中心投影上仍然是，在中心投影上仍然是一一個(gè)點(diǎn)。如果有幾個(gè)點(diǎn)同個(gè)點(diǎn)。如果有幾個(gè)點(diǎn)同在在一一投影線上，它的影像便重疊成投影線上，它的影像便重疊成一一個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。v與像面平行的與像面平行的直線直線在中心投影上仍為直線，與地面目標(biāo)形狀基本在中心投影上仍為直線，與地面目標(biāo)形狀基本一一致。例如：地面上有兩條道路以某種角度相交，反映在中心投影致。例如：地面上有兩條道路

16、以某種角度相交，反映在中心投影像片上也仍然以相應(yīng)的角度相交。如果直線垂直于地面（如電線桿）像片上也仍然以相應(yīng)的角度相交。如果直線垂直于地面（如電線桿）其中心投影有兩種情況：其其中心投影有兩種情況：其一一, ,當(dāng)直線與像片垂直并通過投影中心當(dāng)直線與像片垂直并通過投影中心（主光軸）時(shí)，該直線在像片上是個(gè)點(diǎn)。其（主光軸）時(shí)，該直線在像片上是個(gè)點(diǎn)。其二二，直線的延長線不通，直線的延長線不通過投影中心（主光軸）時(shí)，這時(shí)直線的投影仍為直線，但該垂直線過投影中心（主光軸）時(shí)，這時(shí)直線的投影仍為直線，但該垂直線狀目標(biāo)的長度和變形情況取決于目標(biāo)在像片中的位置。近像片中心，狀目標(biāo)的長度和變形情況取決于目標(biāo)在像片中

17、的位置。近像片中心，直線的長度被縮短，在像片的邊緣，直線的長度被夸大。直線的長度被縮短，在像片的邊緣，直線的長度被夸大。v平面上的平面上的曲線曲線，在中心投影上的像片仍為曲線。，在中心投影上的像片仍為曲線。v面狀物體面狀物體的中心投影相對(duì)于各種線投影的組合。水平面的投影仍的中心投影相對(duì)于各種線投影的組合。水平面的投影仍為為一一平面。垂直面的投影依其所處的位置而變化，當(dāng)位于投影中心平面。垂直面的投影依其所處的位置而變化，當(dāng)位于投影中心時(shí)，投影所反映的是其頂部形狀，呈時(shí)，投影所反映的是其頂部形狀，呈一一直線；在其他位置時(shí)，除其直線；在其他位置時(shí)，除其頂部為頂部為一一直線外，其側(cè)面投影成不規(guī)則梯形。

18、直線外，其側(cè)面投影成不規(guī)則梯形。 返回返回像片比例尺像片比例尺 v像片比例尺：像片上兩點(diǎn)之間的距離與地面上相應(yīng)兩點(diǎn)的實(shí)際距像片比例尺：像片上兩點(diǎn)之間的距離與地面上相應(yīng)兩點(diǎn)的實(shí)際距離之比。離之比。 返回返回地形平坦、垂直攝影時(shí)：像片的平均比例尺地形平坦、垂直攝影時(shí)：像片的平均比例尺1/m/Hab/AB, ,通通?？梢栽谙衿倪吘壔蛳鄳?yīng)的影像資料（遙感攝影報(bào)告、設(shè)計(jì)書）?？梢栽谙衿倪吘壔蛳鄳?yīng)的影像資料（遙感攝影報(bào)告、設(shè)計(jì)書）中找到，中找到，H H由攝影部門提供。在不知道航高時(shí)。也可以根據(jù)一定條由攝影部門提供。在不知道航高時(shí)。也可以根據(jù)一定條件求出。件求出。v像點(diǎn)位移像點(diǎn)位移：在中心投影的像片上，

19、由于地形的起伏（除引起像片：在中心投影的像片上，由于地形的起伏（除引起像片比例尺變化外，）引起平面上的點(diǎn)位在像片位置上的移動(dòng)，其位移比例尺變化外，）引起平面上的點(diǎn)位在像片位置上的移動(dòng)，其位移量就是中心投影與垂直投影在同量就是中心投影與垂直投影在同一一水平面上的水平面上的“投影誤差投影誤差”。返回返回由式由式（3.13.1）可以看出：可以看出：v位移量與地形高差成正比位移量與地形高差成正比 ；v位移量與像主點(diǎn)的距離位移量與像主點(diǎn)的距離r r成正比；成正比；v位移量與攝影高度（航高）成反比位移量與攝影高度（航高）成反比投影誤差用公式可表示為投影誤差用公式可表示為： Hhr 式中：式中：為位移量，為

20、位移量，h為地面高差，為地面高差， r 為像點(diǎn)到像主點(diǎn)的距離，為像點(diǎn)到像主點(diǎn)的距離，H為攝影高度。為攝影高度。（3.13.1）航空攝影像片的立體觀測(cè)航空攝影像片的立體觀測(cè)像片的重疊像片的重疊是航空像片立體觀察和航空攝影測(cè)量的基礎(chǔ)。是航空像片立體觀察和航空攝影測(cè)量的基礎(chǔ)。圖圖3.13 航空攝影過程與像片的重疊航空攝影過程與像片的重疊立體觀察立體觀察 立體觀察的原理立體觀察的原理 立體觀察滿足的條件立體觀察滿足的條件 立體觀察的儀器立體觀察的儀器 返回返回 f1 b1f2 b2或或f1 a1 f2 a2叫生理視差，是產(chǎn)生立體視覺和判叫生理視差，是產(chǎn)生立體視覺和判斷景物遠(yuǎn)近的原因。人們的立體感覺是有

21、限度的，當(dāng)交匯角小于斷景物遠(yuǎn)近的原因。人們的立體感覺是有限度的，當(dāng)交匯角小于3030時(shí)，兩眼就會(huì)產(chǎn)生同樣的感覺，即無法感覺出物體的遠(yuǎn)近和立時(shí)，兩眼就會(huì)產(chǎn)生同樣的感覺，即無法感覺出物體的遠(yuǎn)近和立體感覺，例如：遠(yuǎn)處的山。體感覺，例如：遠(yuǎn)處的山。眼睛的立體視覺原理眼睛的立體視覺原理返回返回立體觀察滿足的條件立體觀察滿足的條件注意：注意：（1 1）正立體效應(yīng)；）正立體效應(yīng)； （2 2）反立體效應(yīng)；）反立體效應(yīng)； （3 3）零立體；）零立體； （4 4）雙影。）雙影。v1.1.由兩個(gè)不同攝站點(diǎn)攝取同一景物的一個(gè)立體像對(duì)。由兩個(gè)不同攝站點(diǎn)攝取同一景物的一個(gè)立體像對(duì)。 v2.2.兩眼分視，即左眼看左片，右眼

22、看右片。兩眼分視，即左眼看左片，右眼看右片。v3.3.兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點(diǎn)的連線應(yīng)與眼基線平行，兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點(diǎn)的連線應(yīng)與眼基線平行，且兩像片間的距離要適中。且兩像片間的距離要適中。 v4.4.兩像片的比例尺盡可能一致，最大差值不宜超過兩像片的比例尺盡可能一致，最大差值不宜超過16%16%。 返回返回 常見的有：透鏡式立體鏡，反光式立體鏡，掃描式立常見的有：透鏡式立體鏡，反光式立體鏡，掃描式立體觀察儀，主體顯微鏡體觀察儀，主體顯微鏡 等等立體觀察儀器立體觀察儀器返回返回v 根據(jù)膠片結(jié)構(gòu)，可將航空攝影像片分為：根據(jù)膠片結(jié)構(gòu)，可將航空攝影像片分為：黑白紅外片黑白紅外

23、片黑白全色片黑白全色片彩色紅外片彩色紅外片天然彩色片天然彩色片多光譜攝影像片多光譜攝影像片航空攝影像片航空攝影像片返返 回回3.3 3.3 掃描成像掃描成像掃描成像概念（掃描成像概念（) )返返 回回掃描成像：掃描成像：利用掃描鏡對(duì)目標(biāo)地物以瞬時(shí)視場(chǎng)為單位進(jìn)行逐點(diǎn)逐行利用掃描鏡對(duì)目標(biāo)地物以瞬時(shí)視場(chǎng)為單位進(jìn)行逐點(diǎn)逐行收集電磁波能量，再通過探測(cè)元件（光敏收集電磁波能量，再通過探測(cè)元件（光敏/ /熱敏）把接收到的電磁熱敏）把接收到的電磁波能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在磁介質(zhì)上記錄或再經(jīng)過電波能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在磁介質(zhì)上記錄或再經(jīng)過電/ /光裝置轉(zhuǎn)換為光裝置轉(zhuǎn)換為光能，在設(shè)置于焦平面的膠片上形成影像。光能，在設(shè)

24、置于焦平面的膠片上形成影像。探測(cè)波段探測(cè)波段：可包括紫外、紅外、可見光和微波波段。：可包括紫外、紅外、可見光和微波波段。優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于光學(xué)攝影遙感）優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于光學(xué)攝影遙感）：一一是擴(kuò)大了探測(cè)的波段范圍；是擴(kuò)大了探測(cè)的波段范圍；二二是是便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸，目前遙感多用這類遙感器。便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸，目前遙感多用這類遙感器。掃描成像類型掃描成像類型掃描成像類型掃描成像類型多光譜掃描成像多光譜掃描成像（Multispectral Scanning）光光/機(jī)掃描成像機(jī)掃描成像推掃式掃描成像推掃式掃描成像熱掃描成像熱掃描成像成像光譜技術(shù)成像光譜技術(shù)返回返回光光/ /機(jī)掃描成像機(jī)掃描成像v光光/ /機(jī)

25、掃描儀的成像概念機(jī)掃描儀的成像概念 是通過傳感器的旋轉(zhuǎn)是通過傳感器的旋轉(zhuǎn)掃描鏡沿著垂直于遙感平掃描鏡沿著垂直于遙感平臺(tái)飛行方向的逐點(diǎn)逐行的臺(tái)飛行方向的逐點(diǎn)逐行的橫向掃描，獲取地面二維橫向掃描，獲取地面二維遙感圖像的光遙感圖像的光-機(jī)掃描也機(jī)掃描也稱物面掃描稱物面掃描 。圖圖3.18 光光-機(jī)掃描方式示意圖機(jī)掃描方式示意圖總視場(chǎng)（總視場(chǎng)（FOVFOV）：掃描帶的地）：掃描帶的地面寬度稱總視場(chǎng)，從遙感平臺(tái)面寬度稱總視場(chǎng)，從遙感平臺(tái)到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾角，叫總視場(chǎng)角，也叫總掃描角，叫總視場(chǎng)角，也叫總掃描角。掃描帶對(duì)應(yīng)的地面寬度角。掃描帶對(duì)應(yīng)的地面寬度L, L, L=2

26、HL=2H0 0tan tan 式中式中H H為遙感平為遙感平臺(tái)高度，臺(tái)高度，22為總的視場(chǎng)角。為總的視場(chǎng)角。航空遙感中總的視場(chǎng)角取航空遙感中總的視場(chǎng)角取7070120120。 瞬時(shí)視場(chǎng)角（瞬時(shí)視場(chǎng)角（IFOVIFOV）：掃描鏡）：掃描鏡在一瞬時(shí)時(shí)間可以視為靜止?fàn)钤谝凰矔r(shí)時(shí)間可以視為靜止?fàn)顟B(tài)，接收到的目標(biāo)地物的電磁態(tài)，接收到的目標(biāo)地物的電磁波輻射，限制在一個(gè)很小的角波輻射，限制在一個(gè)很小的角度內(nèi)，這個(gè)角度稱為瞬時(shí)視場(chǎng)度內(nèi)，這個(gè)角度稱為瞬時(shí)視場(chǎng)角，即掃描儀的空間分辨率。角，即掃描儀的空間分辨率。 圖圖3.19 機(jī)載多光譜掃描儀的成像過程機(jī)載多光譜掃描儀的成像過程30返回返回推掃式掃描成像推掃式掃

27、描成像 推掃式掃描（推掃式掃描（Push-Broom Scanning），），又稱又稱 “像面像面”掃掃描是利用由半導(dǎo)體材料制成的電荷藕合器件（描是利用由半導(dǎo)體材料制成的電荷藕合器件（Charge Coupled Device，CCD），組成），組成線陣列線陣列或或面陣列面陣列傳感器，采用廣角光學(xué)系傳感器，采用廣角光學(xué)系統(tǒng)，在整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)借助遙感平臺(tái)自身的移動(dòng)，象刷子掃地一樣掃統(tǒng)，在整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)借助遙感平臺(tái)自身的移動(dòng)，象刷子掃地一樣掃出一條帶狀軌跡，獲取沿著飛行方向的地面二維圖像。出一條帶狀軌跡，獲取沿著飛行方向的地面二維圖像。 固體自掃描成像固體自掃描成像與框幅式攝影機(jī)相似，某與框幅式攝影機(jī)相似

28、，某一瞬間獲得一幅完整影像，一瞬間獲得一幅完整影像，一個(gè)中心投影一個(gè)中心投影。在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅影像是由若干條線影像拼接而成，因此影像是由若干條線影像拼接而成，因此又稱為推帚式掃描成像。成像方式在幾又稱為推帚式掃描成像。成像方式在幾何關(guān)系上同縫隙式攝影機(jī)情況相同。何關(guān)系上同縫隙式攝影機(jī)情況相同。返回返回和光學(xué)機(jī)械掃描相比，推掃式掃描的主要和光學(xué)機(jī)械掃描相比，推掃式掃描的主要特特點(diǎn)點(diǎn)：（1）探測(cè)器有了相對(duì)較長的信息采集時(shí)間，可以更充分地測(cè)量每個(gè)地面）探測(cè)器有了相對(duì)較長的信息采集時(shí)間，可以更充分地測(cè)量每個(gè)地面分辨單元的能量，獲取更強(qiáng)的記錄信號(hào)和更大的感應(yīng)范圍，增加了相對(duì)信噪分辨單元的能量，獲取更強(qiáng)的記錄信號(hào)和更大的感應(yīng)范圍，增加了相對(duì)信噪比，從而能得到具有更高空間分辨率和輻射分辨率的遙感圖像。比，從而能得到具有更高空間分辨率和輻射分辨率的遙感圖像。（2）探測(cè)器元件之間有固定的關(guān)系，消除了因掃描過程中掃描鏡速度變）探測(cè)器元件之間有固定的關(guān)系，消除了因掃描過程中掃描鏡速度變化所引起的幾何誤差，具有更大的穩(wěn)定性。因此，線性陣列系統(tǒng)的幾何完整化所引起的幾何誤差，具有更大的穩(wěn)定性。因此，線性陣列系統(tǒng)的幾何完整性更好、幾何精度更高。性更好、幾何精度更高。（3）