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知识点二:遥感成像原理


①多摄影机型:用几架普通的航空摄影机组装而成的,对各摄影机分别配置不同的滤光片和胶片的组合,获得同一地物不同波段的影像。采用同时曝光控制,以进行同时摄影。

②多镜头型:由多个物镜构成的摄影机。是用普通航空摄影机改制而成,在一架摄影机上配置多个镜头,如三镜头、六镜头和九镜头,同时必须选配相应的滤光片与不同光谱感光特性的胶片组合,使各镜头在底片上成像的光谱,限制在规定的各自的波段区内。

③单镜头型分光束多光谱摄影机:利用单镜头进行多光谱摄影。在摄影时,光束通过一个镜头后,经分光装置分成几个光束,然后分别透过不同的滤光片,分成不同波段,在相应的感光胶片上成像,实现多光谱摄影(图1-3)。

 

 
图1-3 光束分离多光谱摄影机示意图

照相技术的弱点:

乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点,它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近;其次,照相一次成型,图象存储、 传输和处理都不方便。

2.3 扫描成像

即光电成像,将收集到的电磁波能量,通过仪器内的光敏或热敏元件(探测器)转变成电能后记录下来。扫描仪是一种成像传感器,其输出信号不是影像,而是电信号,便于传送、记录、分析和处理,并可经过处理转换成影像或磁带。

1、光学-机械扫描成像

光学-机械扫描(简称光机扫描)成像系统,一般在扫描仪的前方安装可转动的光学镜头,并依靠机械传动装置使镜头摆动,形成对地面目标的逐点逐行扫描。扫描镜在机械驱动下,随遥感平台的前进运动而摆动,依次对地面进行扫描,地面物体的辐射波束经扫描镜反射,并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开,再聚焦到感受不同波长的探测元件上(图1-4)。

总视场 (FOV)是遥感器能够受光的范围,决定成像宽度。扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态,此时,接受到的目标物的电磁波辐射,限制在一个很小的角度之内,这个角度称为瞬时视场角(IFOV) 。瞬时视场角决定了每个像元的视场。一般说来,瞬间视场角对应的地面分辨单元是一个正方形,该正方形是瞬间视场角对应的地表面积。严格说来,光机扫描中瞬间视场角对应的每个像元是个矩形。光机扫描成像时每一条扫描带都有一个投影中心,一幅图像由多条扫描带构成,因此遥感影像为多中心投影。每条扫描带上影像的几何特征服从中心投影规律,在航向上影像服从垂直投影规律。

 

 
图1-4 光学机械式扫描原理

2、推帚式扫描仪

推帚式扫描采用线列(或面阵)探测器作为敏感元件,线列探测器在垂直于飞行方向上做 X 向排列,当飞行器向前飞行完成 Y 向扫描时,线列探测器就向刷子扫地一样实现带状扫描,推帚式扫描由此而得名。通过仪器中的广角光学系统——平面反射镜采集地面辐射能,将其反射到反射镜组,再通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上,这些光电转换元件同时感应地面响应,同时采光、转换为电信号并成像(图1-5)。

与光学-机械扫描相比,推帚式扫描代表了更为先进的遥感器扫描方式。它具有感受波谱范围宽、元件接受光照时间长,无机械运动部件,系统可靠性高、噪声低、畸变小、体积小、重量轻、动耗小、寿命长等一系列优点。 SPOT 卫星上搭载的高分辨率传感器( HRV )采用就是推帚式扫描系统。HRV是一种CCD线阵传感器,其中全色HRV用6000个CCD元器件组成一行。若将若干个CCD元器件排列在一个矩形区域中,即可构成面阵列传感器,每个CCD元器件对应于一个像元。

 
图1-5 推扫式扫描原理

 

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