第五章热红外遥感图像判读课件.ppt

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1、热红外扫描图像的信息特征一、图像的空间信息特征（一）投影性质——中心轴线投影热红外扫描属点扫描式成像：仪器在飞行过程中依靠扫描镜左右摆动完成一行行扫描线，即每条扫描线由一系列扫描点构成。而每一条扫描线都有一个透视中心，这样在一条航带的飞行轨迹上就有一条由许多透视中心的连线构成的投影轴线。因此热红外扫描图像属中心轴线投影。同时，在航向上成像时间是连续的，构成—条不分幅的条带状图像。另外，一条扫描线上一系列扫描点是在飞行平台飞行过程中经过若干个成像瞬间完成的，即是不同步的。所以热红外扫描图像又称之为动态多中心投影。既然在每一条扫描线上遵循中心

2、投影的成像规律，则扫描方向上必有地形引起的像点位移。（二）比例尺切向畸变1、航向比例尺在红外扫描图像上可以看作有两种比例尺：一种是沿飞行方向的比例尺，一种是沿扫描方向的比例尺。由于地面扫描重叠率与成像扫描重叠率一致，因此航向比例尺就是胶片移动速度与飞行速度之比，是一个常数。在同一张图像上，航向比例尺是一致的，它与目标所处的位置无关。2、切线比例尺沿扫描方向的比例尺叫切线比例尺，是随着扫描角的变化而变化的（图）。在数值上，切线比例尺等于像元（扫描图像上最基本的成像单元）直径与扫描方向瞬时视场线度之比。对同一扫描仪而言，像元直径是常数。因此，

3、切线比例尺的大小就决定于扫描方向的视场线度。如图所示，切线比例尺从机下点向两侧方向，随视场线度的增加而减小。即随视场扫描角的增大，图像边缘的比例尺逐渐变小，造成图像被压缩，引起扫描图像发生畸变（图）。对于光学机械扫描仪来讲，图像边缘部分的比例尺，具有与倾斜摄影像片相类似的特性。（三）地面分辨力热红外扫描图像地面空间分辨力，取决于扫描系统的瞬时视场角和扫描成像时的飞行高度。所渭瞬时视场角是指扫描镜固定的某一瞬间，投射到探测器上那一束红外光的立体角。瞬时视场角β决定于探测元件的大小d和焦距f的比值，用弧度表示（图）β=d/f如图，立体角β对应

4、地面面积为瞬时视场，其直径为瞬时视场线度（D）。即用扫描方式能分辨地面目标的最小尺寸瞬时视场对应于图像上的面积就是像元，它是构成扫描图像的基本单元。瞬时视场角愈小，相对应的地面瞬时视场也愈小，扫描仪分辨力就愈高。反之，分辨力则较低。如上图所示，扫描角（θ）和瞬时视场（β）不同。前者是个变量，它取决于扫描镜摆动的幅度，其所对应的地面宽度是瞬时视场线度的累积。但对于某一具体扫描仪而言，它有一个最大的扫描角或称总扫描角，这是个常数，其所对应的地面宽度范围即为整个扫描条带的宽度。瞬时视场的大小和扫描条带的宽度，还与航高有关。航高增加，地面分辨力减

5、小，整个地面覆盖宽度加大。机下点（或星下点）的瞬时视场线度D=βH式中β为瞬时视场角(弧度)，H为航高（m）此外，航高一定时，每条扫描线上随扫描角(θ)的增大，飞机到目标间的距离（斜距）也在增加，因而瞬时视场沿飞行方向和扫描方向的线度也在扩大。瞬时视场的投影形状由圆形逐渐变成椭圆形。根据图中的几何关系，可以导出沿飞行方向和扫描方向的瞬时视场线度公式：D飞=Dsecθ=（Hsecθ）βD扫=Dsec2θ=（Hsec2θ）β公式推导：可见，扫描线不是一条等宽的直带，它由中心位置向两侧弯曲并逐渐展宽。在同一条扫描线上，其分辨力从机下点向两侧逐渐

6、变低。当然，热红外扫描图像的分辨力除了决定于瞬时视场线度外，还与探测器的温度灵敏度（也叫温度分辨力）的高低以及目标和背景的温差大小等有关。如果温度分辨力比较高，有时即使地面目标小于瞬时视场线度，也可以被探测出来。（四）非系统畸变及其影响因素1、速高比变化引起的成像比例形变扫描成像时，往往由于航速的变化而引起速高比的失谐，从而造成图像在航向比例上的形变。飞行速度增加，速高比变大。由于速高比已经设定，就引起拉片速度相对变慢，造成图像被压缩，成像比例尺变小。反之，则会造成图像被拉长，成像比例尺变大，并使扫描重叠率降低，甚至可能出现漏带现象。2、

7、飞行平台侧滚引起的图像形变平台侧滚会使扫描条带发生左右偏移，地面目标偏离中心线，地物发生弯曲形变（见图）。这种形变的一般规律是：与航线垂直的线性目标不发生方向性变化，其余线性目标均发生弯曲，尤其是与航线近于平行的线性目标，将发生波纹状变形，变形方向与侧滚方向一致。3、飞行平台仰俯引起的图像畸变仰俯动作会造成对地面扫描线间隔疏密不同的变化，从而使目标在图像上被压缩或被拉长（图）。二、热红外图像的光谱信息特征1、光谱分辨力指能区分地物热辐射波谱特征差异大小的能力。主要取决于扫描仪分光系统所划分的谱带宽度，谱带越窄区分不同波谱特征地物的能力愈强

8、。目前大多数热红外图像都是宽谱带（8—14微米）单波段图像，因此波谱分辨力不如可见光图像。2、温度分辨力指能区分地面上温度差异的能力，主要取决于扫描仪探测元件的性能。现代技术已经能研制出温度分