绪论传感器与遥感成像原理

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1、三、传感器与遥感成像原理中国农业大学信息与电气工程学院苏伟地理信息工程系第一章绪论(Cont…)2009年2月18日第二次课1.传感器结构2.摄影成像(Ⅰ)框幅式摄影成像(Ⅱ)缝隙式摄影成像(Ⅲ)全景式摄影成像(Ⅳ)多光谱摄影成像3.扫描成像(Ⅰ)光机扫描成像(Ⅱ)推帚式扫描成像4.雷达成像(Ⅰ)SAR(Ⅱ)LIDAR主要内容1.传感器结构传感器(Sensor)：传感器是记录地物反射或者发射电磁波能量的装置，是遥感平台的核心部分。组成：任何类型的传感器都由收集器、探测器、处理器、输出器四个基本部件组成。收集器探测器

2、处理器输出器传感器组成1）收集器：负责收集地面目标辐射的电磁波能量。具体元件多样，如透镜、反射镜、天线等；2）探测器：将收集到的电磁辐射能转变为化学能或电能。如热敏探测元件、光电管、感光胶片等；3）处理器：对转换后的信号进行各种处理，如信号放大、变换、校正、编码、显影、定影；4）输出器：输出信息的装置。如磁带记录仪、阴极射线管等。传感器分类按记录方式：成像传感器（摄影成像、扫描成像）、非成像传感器（记录地物的一些物理参数）按传感器工作的波段：可见光传感器、红外传感器—光学传感器微波传感器按工作方式(接收目标自身的热

3、辐射或反射太阳辐射)：主动传感器、被动传感器成像传感器摄影类型传感器：框幅式、缝隙式、全景式、多光谱扫描成像类型的传感器：光机扫描、推扫式扫描雷达成像类型的传感器传感器成像类型根据传感器的基本构造和成像原理将传感器分为：8传感器指向天底向（Nadir）:传感器指向垂直地面非天底向（Off-nadir）:传感器指向非垂直地面方向可变的非天底向指向：传感器阵列本身可旋转固定的非天底向指向2.摄影成像之(Ⅰ)框幅式摄影成像地平面像平面光轴铅垂线垂直摄影铅垂线像平面倾斜摄影a地面主点像主点/像底点成像原理与普通照相机相同，

4、在某个摄影瞬间，地面上视场范围内目标的辐射一次性地通过镜头中心在焦平面上成像。一个摄影中心和一个像平面。ComparisonoftheOpticalComponentsoftheSimpleCamerawiththoseoftheHumanEye11TwoFrameCamerasMountedintheFuselageofaPlaneKodakDCS420DigitalCamerawithaNikoncameralensandbodyAnalogandDigitalCamerasHasselblad70-mmcam

5、era真彩色合成彩红外合成框幅式摄影航空遥感影像2.摄影成像之(Ⅱ)缝隙式摄影成像又称推扫式摄影成像或航带摄影成像。在飞机或卫星上，摄影瞬间所获取的影像，是与航线方向垂直且与缝隙等宽的一条线影像。当飞机或卫星向前飞行时，摄影机焦平面上与飞行方向成垂直的狭缝中的影像也连续变化。当摄影机内的胶片不断卷动，且其速度与地面在缝隙中的影像移动速度相同，则能得到连续的航带摄影像片。胶片卷动速度V与飞行速度v和相对航高H有关，以获得清晰的影像V=v×f/H,f为焦距15缝隙式摄影机多中心投影，不同缝隙对应的投影中心不同16又称扫

6、描摄影成像或摇头摄影成像。在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，并随物镜作垂直于航线方向的摆动扫描，得到一幅扫描成像的图像。物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线内的影像都摄入底片。---（全景摄影机）2.摄影成像之(Ⅲ)全景式摄影成像17全景式摄影机18成像特点焦距长，可达600mm幅面大，23cm(长)*128cm（宽）扫描视场大，可达180度全景畸变(panoramicdistortion)：像距不变，物距随扫描角的增大而增大，出现两边比例尺逐渐缩小的现象，整个影像产生全景畸变；扫描时，飞机向前运动，扫

7、描摆动的非线性因素，使畸变复杂化。2.摄影成像之(Ⅳ)多光谱摄影成像对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的摄影成像方式可充分利用地物在不同光谱区有不同的反射特征，来增多获取目标的信息量，以提高识别地物能力。三种基本类型：多摄影机型多光谱摄影成像多镜头型多光谱摄影成像光束分离型多光谱摄影成像多摄影机型多光谱摄影机用几架普通的航空摄影机组装而成，对各摄影机分别配以不同的滤光片和胶片的组合，采用同时曝光控制，以进行同时摄影。CenturyCity,LosAngelesFour70-mmHasselbladCameras

8、ArrangedtoObtainMultibandVerticalAerialPhotography多镜头型多光谱摄影机由多个物镜组成的摄影机，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，同时选配相应的滤光片与不同感光特性的胶片组合，使各镜头在底片上成像的光谱，限制在规定的波段区内。要求：快门的同步性要好，以便在同一时刻获取地物的多光谱像片；各物