数码航摄像机----传统胶片航摄像机的替代者

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1、数码航摄像机----传统胶片航摄像机的替代者12余永胜游宁君（1．武汉勘测院，2．武汉威克胜空间信息技术有限公司，湖北武汉430070）AerailDigitalCamera—ReplaceofTraditionalAerialFilmCamera摘要：数码航摄像机是直接获取高精度数字影像的重要手段之一。本文详细介绍了当前国际数码航摄像机的主流产品及其关键技术，着重分析了三种主流数码航摄像机的成像原理，同时对各类像机的优缺点进行了评估。关键词：数码航摄像机,评估一、前言光敏成像元件是数码航摄像机的核心元件，数字

2、影像的获取是全数字摄影测量的第一道目前广泛使用的光敏元件主要是CCD（电荷耦合工序，数字影像质量的优劣直接影响后续各工序元件），CCD由为数众多的微小光电二极管及译及最后成品。如何更有效、更经济、更方便且高码寻址电路构成的固态电子感光成像部件，光电精度地获取数字影像，是数字摄影测量发展的关二极管的排列方式有两种，一种是平面阵列，众键技术之一，为此数码航摄像机应运而生。多光电二极管排列成一个平面，同时感受光信号传统航摄像机使用胶片作为记录信息的载（色彩、强度等），成像方式与传统的胶片方式类体，通过对航片进行高精度

3、扫描获取数字影像；似；另一种是线状阵列，多个光电二极管排列成数码航摄像机则使用光敏元件作为成像器件，将一条直线，逐行进行感光成像，其工作原理与扫光学信号转换成数字信息，直接获取数字影像。描仪类似。此外，随着研发技术和制造工艺的不随着相关关键技术飞速发展，如今传统航摄像机断进步，CMOS（互补金属氧化物半导体元件）正面临着大幅面数码航摄像机的巨大挑战。在伊也逐渐得到了应用。斯坦布尔刚刚闭幕的第20届国际摄影测量与遥感数码航摄像机的关键技术包括：大会（ISPRS）上，已看不到传统航摄像机的身影，1、面阵传感器技术取

4、而代之的是几个国际著名公司展出的数码航摄一般来说，感光材料在摄影、摄影处理、负像机。数码航摄像机的推出与成功应用，已成为片保存和使用等过程中受各种物理、化学因素的航空摄影测量的又一个里程碑。影响会产生不同程度的变形，变化规律也十分复普通数码像机进入人们的日常生活已有多杂。使用面阵CCD传感器可以消除因感光材料引年，但数码航摄像机却姗姗来迟，究其原因，技起的各种变形，承影面内几何关系稳定，影像的术的复杂程度与极高的精度要求非普通数码像机几何精度得到了明显提高。所能比拟，主要需要解决的几个关键问题是：①目前航摄像机

5、所使用的面阵CCD，其物理分数字影像幅面的问题；②输出影像的几何精度问辨率一般可以达到10um左右，较胶片扫描的分题；③摄影方式是否符合摄影测量原理，是否兼辨率提高约一倍。由于受制造工艺和成本方面的容已被广泛使用的数字摄影测量工作站；④海量限制，目前高端面阵CCD的尺寸非常有限，数据及时可靠的传输、处理与存储等问题。时至UltraCAM-D所使用的面阵CCD物理分辨率为今日，数码航摄像机技术日臻成熟，并已步入商9um，尺寸为2.4cm×3.6cm；DMC所使用的面阵业化生产阶段，目前已有多台数码航摄像机应用CC

6、D的物理分辨率为12um，尺寸为4.6cm×于世界各地。8.3cm；DIMAC像机所使用面阵CCD物理分辨率二、数码航摄像机及发展现状为9um，尺寸为3.7cm×4.9cm；DigiCAM14K使目前，国际上主流的数码航摄像机的生产厂用物理分辨率为8um的面阵CMOS传感器，尺寸商及其产品主要包括VEXCELImaging公司生产为2.4cm×3.6cm。的UltraCAM-D大像幅数码航摄像机、Z/IImaging单一面阵CCD传感器受物理尺寸的限制而公司生产的DMC大像幅数码航摄像机、Leica公减少了单幅

7、影像的地面覆盖范围，这样无疑增加司生产的ADS40推扫式数码航摄像机，除此之外，了航摄成本和后期处理的工作量。大幅面数码航还包括IGI公司生产的DigiCAM14K小像幅数码摄像机一般采用多个面阵CCD，利用影像拼接镶航摄像机，以及DiMAC小像幅数码航摄像机等。嵌技术获取大幅面影像数据。UltraCAM-D采用13×3矩阵排列的9个面阵CCD，全色影像的分辨传统航摄像机装备4筒150米长的胶片。率达7500×11500像素；DMC采用2×2矩阵排5、集成POS系统列的4个面阵CCD，全色影像的分辨率为7680

8、高精度定位定向系统（POS系统）包括GPS×13824像素。数字影像经严格拼接处理后生成中和惯性测量单元（inertialmeasurementunit,IMU）心投影影像，以便与传统数字摄影测量工作软件两个部分，通过GPS载波相位差分获取航摄像机相兼容。的位置参数，通过惯性测量单元IMU测定航摄像2、延时积分（TDI）技术机的姿态参数，直接获取每张像片的6个外方位由于运动和曝光时间的