第六章-遥感传感器及其成像原理课件.ppt

1、第六章第六章 遥感传感器及其成像原理遥感传感器及其成像原理1）组成）组成第六章第六章 遥感传感器及其成像原理遥感传感器及其成像原理2）传感器类型）传感器类型（1 1）摄影类型的传感器；）摄影类型的传感器；（2 2）扫描成像类型的传感器；）扫描成像类型的传感器；（3 3）雷达成像类型的传感器；）雷达成像类型的传感器；(见见5.4)5.4)（4 4）非图像类型的传感器。（见）非图像类型的传感器。（见5.45.4）6.1 摄影摄影类型的传感器类型的传感器6.1.1摄影类传感器分类摄影类传感器分类1）框幅式摄影机（分幅式摄影机、画幅式）框幅式摄影机（分幅式摄影机、画幅式摄影机）摄影机）一次曝光得到目标

2、物一幅像片，记录介质为感一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质为感光胶片。主要用于遥感探测和制图。光胶片。主要用于遥感探测和制图。（1）镜头视场角分为）镜头视场角分为常角：常角：5070；宽角：宽角：70105；特宽角：特宽角：105135。视场角愈大，地面覆盖范围愈大。视场角愈大，地面覆盖范围愈大。6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类（2）焦距（）焦距（f）短焦距：短焦距：200mm，航天摄影机的焦距：，航天摄影机的焦距：300mm，甚至，甚至1000mm。（3）相幅）相幅230mm230mm，180mm180mm，60mm60mm，230mm460mm。6.1.1 摄影类传感器分类摄

3、影类传感器分类2）全景摄影机）全景摄影机焦距：焦距：600mm，23cm（航向）（航向）128cm（横（横向），主要用于军事侦察。向），主要用于军事侦察。（1）缝隙式摄影机）缝隙式摄影机又称又称航带摄影机、裂隙摄影机航带摄影机、裂隙摄影机。在摄影瞬间。在摄影瞬间获取影像，与航向垂直，且与缝隙等宽的一条获取影像，与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像。地面影像。缝隙式摄影机缝隙式摄影机6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类（2）镜头转动式摄影机）镜头转动式摄影机摄影机在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一摄影机在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一狭缝，随物镜作垂直航线方向扫描。由于物镜狭缝，随物

4、镜作垂直航线方向扫描。由于物镜摆动的幅面很大，可将航线两边地平线内的影摆动的幅面很大，可将航线两边地平线内的影像摄入底片，故称全景摄影机。像摄入底片，故称全景摄影机。转动镜头的物镜转动镜头的物镜 用棱镜镜头转动，连续卷片成像用棱镜镜头转动，连续卷片成像镜头转动式摄影机镜头转动式摄影机6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类3）多光谱摄影机）多光谱摄影机多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的

5、目多个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的的，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反射特征，来增加获取目标的信息量，以便提反射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高影像的判读和识别能力。高影像的判读和识别能力。（1）多相机组和型。）多相机组和型。（2）多镜头组合型。）多镜头组合型。（3）单镜头分光束型。）单镜头分光束型。在物镜后加分光装置在物镜后加分光装置（光栅分光、分光镜头），将光分解成多个光（光栅分光、分光镜头），将光分解成多个光束。束。6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类多相机组和型多相机组和型 多镜头组合型多镜头组合型 单镜头分光束型单镜

6、头分光束型 6.1.1 摄影类传感器分类摄影类传感器分类4）数码摄影机）数码摄影机 一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质为光敏电子器件，如为光敏电子器件，如CCD（电荷耦合装置：（电荷耦合装置：Charge Coupled Device）6.1.2 摄影相片的几何特征摄影相片的几何特征1）摄影方式）摄影方式（1）垂直摄影）垂直摄影主光轴偏离垂线的角度主光轴偏离垂线的角度3的摄影。的摄影。为了获得较好的立体效果对制图要求不高。为了获得较好的立体效果对制图要求不高。2）投影方式）投影方式框幅式摄影机：中心投影。框幅式摄影机：中心投影。全景摄影机：全景投影、多（行

7、）中心投影。全景摄影机：全景投影、多（行）中心投影。6.2 扫描成像类传感器扫描成像类传感器 扫描成像类型的传感器是逐点逐行地以时序方扫描成像类型的传感器是逐点逐行地以时序方式获取二维图像。式获取二维图像。1）光）光/机扫描仪（对物面扫描的成像仪）机扫描仪（对物面扫描的成像仪）工作原理：扫描仪前安装光学镜头，依靠机械传动工作原理：扫描仪前安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，通过遥感平台的运动，形成对目装置使镜头摆动，通过遥感平台的运动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。标地物的逐点逐行扫描。扫描仪组成：由一个四方棱镜、若干反射镜和探测扫描仪组成：由一个四方棱镜、若干反射镜和探测元件组成。元件

8、组成。常用仪器：红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱常用仪器：红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、仪、自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等；自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等；6.2 扫描成像类传感器扫描成像类传感器光光/机扫描仪几何特征取决于：机扫描仪几何特征取决于：瞬时视场角（瞬时视场角（2）：扫描镜在一瞬时时间内，视）：扫描镜在一瞬时时间内，视场角限制在很小的角度之内，称为瞬时视场角。场角限制在很小的角度之内，称为瞬时视场角。它决定扫描仪的空间分辨率。它决定扫描仪的空间分辨率。总视场角（总视场角（2）：扫描带的地面宽度。）：扫描带的地面宽度。L=2H0tan要求探测元件有足够快的响应时间，

9、满足瞬时视要求探测元件有足够快的响应时间，满足瞬时视场角的要求，可供选择的探测器受到限制。场角的要求，可供选择的探测器受到限制。光机扫描仪分为：单波段和多波谱两种。光机扫描仪分为：单波段和多波谱两种。6.2 扫描成像类传感器扫描成像类传感器2）推帚式扫描仪（扫帚式扫描仪、刷式扫描仪、推扫）推帚式扫描仪（扫帚式扫描仪、刷式扫描仪、推扫式成像仪、对像面扫描成像仪、固体自扫描成像）式成像仪、对像面扫描成像仪、固体自扫描成像）（1）线阵列推扫式成像仪）线阵列推扫式成像仪工作原理：用一竖列探测元件进行扫描，在瞬间能同工作原理：用一竖列探测元件进行扫描，在瞬间能同时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的

10、扫描时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，像缝隙摄影机那样，以镜，像缝隙摄影机那样，以“推扫推扫”方式获取沿轨道方式获取沿轨道的连续图像条带。的连续图像条带。探测元件：探测元件：CCD线阵。线阵。投影方式：投影方式：多（行）中心投影多（行）中心投影。（与缝隙式摄影机。（与缝隙式摄影机类似）类似）探测元件数目越多、体积越小、分辨率越高。探测元件数目越多、体积越小、分辨率越高。6.2 扫描成像类传感器扫描成像类传感器（2）面阵列推扫式成像仪）面阵列推扫式成像仪 CCD面阵面阵 电视摄像机（电视录像机）电视摄像机（电视录像机）工作原理：是一种面阵列探测器式传感器。它与光工作原理：是一种面

11、阵列探测器式传感器。它与光学摄影机一样，利用物镜构像，但影像聚焦在光导学摄影机一样，利用物镜构像，但影像聚焦在光导靶面上，提取影像信息的方法是利用电子枪对靶面靶面上，提取影像信息的方法是利用电子枪对靶面的扫描来实现。的扫描来实现。组成：照相机物镜，光导靶面，电子枪，光电倍增组成：照相机物镜，光导靶面，电子枪，光电倍增管，消去灯，偏转、聚焦和校正线圈等组成。管，消去灯，偏转、聚焦和校正线圈等组成。投影方式：投影方式：中心投影中心投影。（与框幅式摄影机类似）。（与框幅式摄影机类似）推帚式扫描仪分为：单波段和多波谱两种。推帚式扫描仪分为：单波段和多波谱两种。6.2 扫描成像类传感器扫描成像类传感器3）成像光谱仪）成像光谱仪(Imaging Spectrometer)既有光既有光/机扫描仪，也有推帚式扫描仪，同时机扫描仪，也有推帚式扫描仪，同时能记录光谱数据。能记录光谱数据。5.3 微波成像类型传感器微波成像类型传感器见见5.4微波遥感基础微波遥感基础5.4 非成像类型传感器非成像类型传感器见见5.4微波遥感基础微波遥感基础