遥感成像原理课件.ppt

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1、Part3遥感成像原理摄影成像扫描成像微波遥感摄影成像摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。摄影成像摄影机摄影机是成像遥感最常用的传感器，可装载在地面平台、航空平台以及航天平台上，有分幅式和全景式摄影机之分。摄影成像摄影机—分幅式摄影机一次曝光得到目标物一幅像片，镜头分常角（视场角50o～70o）、宽角（视场角70o～105o）和特宽角（视场角105o～135o），同平台高度下

2、，视场角愈大，地面覆盖范围愈大。焦距f小于100mm为短焦距，100～200mm为中焦距，大于200mm为长焦距。航空摄影相机的焦距在150mm左右。航天摄影机的焦距需要大于300mm，甚至大于1000mm。分幅式摄影机成像示意图摄影成像摄影机—分幅式摄影机对可见光遥感，摄影机外壳只需是不透光材料，如金属、人造革、塑料等。对红外摄影，则只能用金属材料。镜头则需根据摄取的波段选择材料，不同材料透过波长的上限不同。摄影成像摄影机—全景摄影机--又称扫描摄影机。依结构和工作方式可分为缝隙式摄影机和镜头转动式摄影机。缝隙式

3、摄影机又称航带摄影机，通过焦平面前方设置的与飞行方向垂直的狭缝快门获取横向的狭带影像。摄影成像镜头转动式全景摄影机有两种工作方式，一种是转动镜头的物镜，狭缝设在物镜筒的后端，随着物镜筒的转动，在后方向弧形胶片上聚焦成像。摄影成像镜头转动式全景摄影机的另一种是用棱镜镜头转动、连续卷片成像。摄影成像全景摄影机焦距较长（可超过600mm），可在长23cm（航向），宽l28cm（横向）的胶片上成像，主要用于军事侦察。通常的遥感探测和制图则大都采用分幅式摄影。摄影成像摄影机—多光谱摄影机可同时直接获取可见光和近红外范围内若干

4、个分波段影像。有三种类型：多相机组合型、多镜头组合型和光束分离型。多相机组合型:是将几架相机同时组装在一个外壳上，每架相机配置不同的滤光片和胶片，以获取同一地物不同波段的影像摄影成像摄影机—多光谱摄影机多镜头组合型:是在同一架相机上装置多个镜头，配以不同波长的滤光片，在一张大胶片上拍摄同一地物不同波长的影像。光束分离型:是用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分光，将不同波段在各焦平面上记录影像。摄影成像摄影机—数码摄影机成像原理与一般摄影机同，结构也类似。所不同的是其记录介质不是感光胶片，而是光敏电子器件。摄影像片的几

5、何特征摄影机从飞行器上对地摄影时，根据摄影机主光轴与地面的关系，可分为垂直摄影和倾斜摄影。垂直摄影摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3o以内。取得的像片称水平像片或垂直像片。航空摄影测量和制图大都是这类像片。摄影像片的几何特征倾斜摄影摄影机主光轴偏离垂线大于3o，取得的像片称倾斜像片。全景摄影成像时，镜头垂直飞行器下方航带中心线时为垂直摄影，其余状态下均为倾斜摄影。倾斜摄影时，主光轴偏离垂线角度愈大，影像畸变也愈大，给图像纠正带来困难，不利于制图。但有时为了获取较好的立体效果且对制图要求不高，也采用倾斜摄影。摄影像

6、片的几何特征垂直摄影像片的几何特征像片的投影：常用的大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影，而摄影像片却属于中心投影。中心投影与垂直投影的区别表现为三个方面：（1）投影距离的影响（2）投影面倾斜的影响（3）地形起伏的影响垂直投影中心投影摄影像片的几何特征（1）投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离（遥感平台高度）影响，像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。（2）投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点相对位置保持不变。在中心投

7、影的像片上比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。摄影像片的几何特征（3）地形起伏的影响垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像片上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。这种误差有一定的规律。摄影像片的几何特征中心投影的透视规律：在中心投影的像片上，各种物体的形状不同及其所处的位置不同，其变形的情况也各不相同。了解不同形状物体在中心投影影像上的变形规律，对解译和制图是必要的。（1）地面物体是一个点，在中心投影上仍

8、然是一个点。如果有几个点同在一投影线上，它的影像便重叠成一个点。（2）与像面平行的直线，在中心投影上仍然是直线，与地面目标的形状基本一致。例如地面上有两条道路以某种角度相交，反映在中心投影像片上也以相应的角度相交。如果直线垂直于地面（如电线杆），其中心投影有两种情况：一是当直线与像片垂直并通过投影中心（主光轴）时，该直线在像片上是一个点；二是直线的延长线不通