3传感器及成像原理
第3章遥感传感器及其成像原理.
景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下 来。 ❖ 接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动， 胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条 衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维 条带图像。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 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。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 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 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。
❖ 又由于扫描总视场为 11.56°，地面宽度为185km，因 此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范 围为 474m * 185km。
❖ 又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为 6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动 474m，因此扫描线恰好衔接。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
第 4 章 遥感原理-遥感传感器及遥感成像原理
0 ：地面分辨率 a0 0 ：平行于航行方向地面分辨率 a H a0 sec
：垂直于航行方向地面分辨率 a a sec a0 sec2 0
全景畸变 由于地面分辨率随扫描角发生变化，使红外扫描影像产生畸变，这 种畸变通常称之为全景畸变，形成原因是像距保持不变，总在焦面上， 而物距随扫描角发生变化所致。
采样后对每个像元（每个信道的一次采样）采用6bit进行编 码,24路输出共需144bit，都在9.958μS内生成，反算成每个字节 （6bit）所需的时间为0.3983μS（其中包括同步信号约占 0.3983μS) ，每个bit为队0.0664μS，因此，bit速率约为15Mbit/s （15MHz）。采样后的数据用脉码调制方式以 2229.5MHz或
探测器
探测器的作用是将辐射能转变成电信号输出。它的数量与成像板上 的光学纤维单元的个数相同，所使用的类型与响应波长有关，MSS 4-6采
用18个光电倍增管，MSS-7使用6个硅光电二极管，Landsat2,3的MSS8采
用2个汞钢筛热敏感探测器。其致冷方式采用辐射致冷器致冷。经探测器
检波后输出的模拟信号进入模数变换器进行数字化，再由发射机内调制
扫描线的衔接 当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着重复扫 描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条带很好地衔接，可 由以下的关系式来确定。假定旋转棱镜扫描一次的时间为t，一个探测器地 面分辨率为a，若要使两条扫描带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须
a W t
W为飞机的地速 瞬时视场和扫描周期都为 常数，所以只要速度w与航高H 之比为一常数，就能使扫描线 正确衔接，不出现条纹图像
像面扫描
用电子枪准确地瞄准靶极上的点并对靶面进行扫描(所以又称电子扫
传感器工作原理
传感器工作原理标题：传感器工作原理引言概述：传感器是一种能够将物理量或化学量转换为电信号的设备，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断等领域。
传感器的工作原理是其能够感知外部环境的变化，并将这些变化转换为电信号输出。
本文将详细介绍传感器的工作原理。
一、传感器的感知原理1.1 传感器的感知原理是基于物理量或化学量与传感器内部元件之间的相互作用。
1.2 传感器通过感知外部环境的变化，如温度、压力、湿度等，来实现对物理量或化学量的测量。
1.3 传感器的感知原理主要包括电阻式、电容式、电感式、光电式等多种类型。
二、传感器的转换原理2.1 传感器将感知到的物理量或化学量转换为电信号的过程称为转换原理。
2.2 传感器通过内部的电路和元件将感知到的信号转换为电压、电流或频率等形式的输出信号。
2.3 转换原理的实现主要依靠传感器内部的信号处理电路和转换器。
三、传感器的输出原理3.1 传感器输出的电信号可以是模拟信号或数字信号。
3.2 模拟信号是连续变化的信号，通常通过模拟电路进行处理。
3.3 数字信号是离散的信号，通常通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号输出。
四、传感器的应用原理4.1 传感器的应用原理是将传感器输出的信号应用于各种控制系统或监测系统中。
4.2 传感器可以通过信号输出来实现对环境的监测、对设备的控制等功能。
4.3 传感器的应用原理是实现自动化控制、智能监测等技术的基础。
五、传感器的性能原理5.1 传感器的性能原理包括灵敏度、精度、分辨率、响应时间等指标。
5.2 传感器的性能原理直接影响到传感器的测量准确性和稳定性。
5.3 传感器的性能原理是评价传感器质量和性能优劣的重要标准。
结论：传感器的工作原理是通过感知、转换、输出、应用和性能等多个方面的原理相互作用，实现对外部环境的监测和控制。
了解传感器的工作原理对于正确选择和使用传感器具有重要意义，也有助于提高传感器的性能和应用效果。
希望本文对读者对传感器的工作原理有所帮助。
传感器的原理
传感器的原理
传感器是一种能够感知外部环境并将感知到的信息转化为可用信号的设备。
它
在现代科技和工业生产中起着至关重要的作用，广泛应用于自动化控制、环境监测、医疗设备、智能手机等领域。
传感器的原理是基于一些基本的物理现象和工作原理，下面将介绍传感器的原理及其工作过程。
首先，传感器的原理基于物理现象，比如电磁感应、压阻效应、光电效应等。
这些物理现象能够使传感器感知到外部环境的变化，并将这些变化转化为电信号或其他形式的信号。
以光电传感器为例，它利用光电效应来感知光线的强弱，当光线强度发生变化时，光电传感器就能够将这种变化转化为电信号输出。
其次，传感器的原理还与传感器内部的传感元件和信号处理电路有关。
传感元
件是传感器的核心部件，它能够将外部环境的变化转化为电信号或其他形式的信号。
而信号处理电路则能够对传感元件输出的信号进行放大、滤波、数字化等处理，使得信号能够被准确地采集和处理。
此外，传感器的原理还与传感器的工作过程密切相关。
传感器的工作过程包括
感知、转换和输出三个基本步骤。
在感知阶段，传感器能够感知外部环境的变化，比如温度、湿度、压力、光线等。
在转换阶段，传感器能够将感知到的信息转化为电信号或其他形式的信号。
在输出阶段，传感器能够将转化后的信号输出到控制系统或显示设备中，以实现对外部环境的监测和控制。
总之，传感器的原理是基于物理现象、传感元件和信号处理电路的相互作用，
它能够将外部环境的变化转化为可用信号。
通过对传感器的原理及其工作过程的深入了解，我们能够更好地应用传感器技术，提高自动化控制系统的精度和可靠性，推动科技和工业的发展。
传感器及其成像原理
传感器及其成像原理传感器是指能够感知和采集外界信息，并将其转化为电信号或其他形式的信号的设备。
传感器的成像原理是通过使用不同的物理原理来解释和描述传感器如何工作。
光学传感器是最常见的一类传感器。
其成像原理是利用光的散射、反射、折射等特性来获取目标物体的信息。
光学传感器包括摄像头、光电二极管、光电感光器等。
当光线照射到目标物体上时，会发生不同的光学作用，光学传感器会接收到这些光学作用产生的信号，并通过转换和处理这些信号来获得目标物体的图像信息。
声波传感器是另一类常见的传感器。
声波传感器的成像原理是利用声波在物体上的传播和反射来获取目标物体的信息。
声波传感器通常包括麦克风、声纳等设备。
当发射声波时，声波会在物体上产生反射，并返回传感器。
传感器会接收到这些反射声波，并通过转换和处理这些声波信号来获得目标物体的信息。
热传感器是一类能够感知和测量物体温度的传感器。
热传感器的成像原理是利用物体辐射的热能来获取目标物体的温度信息。
热传感器包括红外线传感器、热电偶等。
当物体的温度不同于周围环境时，物体会辐射出热能，热传感器会接收到这些热能，并通过转换和处理热能的信号来获得目标物体的温度信息。
其他常见的传感器包括压力传感器、湿度传感器、加速度传感器等。
这些不同的传感器都有各自特定的成像原理。
传感器的成像原理关键在于收集外界的物理信号并将其转换为可用的电信号或其他形式的信号。
这需要传感器具备合适的感知原理和适当的信号转换和处理装置。
传感器的设计和制造一般需要考虑信号采集的灵敏度、可靠性、精确度等指标，并利用合适的技术和方法来实现。
总结起来，传感器的成像原理是通过利用不同的物理原理来感知和采集外界信息，并将其转换为可用的电信号或其他形式的信号。
不同的传感器有不同的感知原理和特定的成像方式，但其共同之处在于将外界的物理信号转换为可用的数据信号，以实现对目标物体的感知和测量。
数码相机成像原理
数码相机成像原理⼀镜头将被摄像⽬标反射的光线聚焦在成像元件上。
⼆对焦数码相机⾃动对焦镜头从⼯作原理上说⼤多都采⽤了间接实测物距⽅式进⾏对焦。
它是利⽤⼀些可以被利⽤的间接距离测量⽅式来获取物距，通过运算，伺服电路驱动调节焦距的微型马达，带动调焦镜⽚组进⾏轴向移动，来达到⾃动调节焦距的⽬的。
经常被利⽤来进⾏间接距离测量的⽅式有：⽆源光学基线测距、有源超声波测距、有源主动红外测距以及现代的激光技术在测量领域的应⽤等。
三感光元件～成像元件相⽐传统的胶⽚相机来说，数码相机最⼤的改变就是将感光元件从胶⽚转变为了CCD/CMOS。
相⽐传统的胶⽚相机来说，数码相机最⼤的改变就是将感光元件从胶⽚转变为了CCD/CMOS。
CCD的全称是Charge Couple Device，翻译过来就是“光电荷耦合器件”，CMOS的全称是Complementary Metal-Oxide Semiconductor，是“互补⾦属氧化物半导体”的意思。
CCD和CMOS的⼯作原理有⼀个共通点，那就是都是⽤光敏⼆极管来作为光-电信号的转化元件。
它们每个感光元件的像素点分别对应图像传感器中的⼀个像点，由于感光元件只能感应光的强度，⽆法捕获⾊彩信息，因此彩⾊CCD/CMOS图像传感器必须在感光元件上⽅覆盖彩⾊滤光⽚。
在这⽅⾯，不同的传感器⼚商有不同的解决⽅案，最常⽤的做法是覆盖RGB 红绿蓝三⾊滤光⽚，以1：2：1的构成由四个像点构成⼀个彩⾊像素（即红蓝滤光⽚分别覆盖⼀个像点，剩下的两个像点都覆盖绿⾊滤光⽚），这种解决⽅案就是⼤名⿍⿍的拜⽿滤镜。
在接受光照之后，感光元件产⽣对应的电流，电流⼤⼩与光强对应，因此感光元件直接输出的电信号是模拟的。
在CCD传感器中，每⼀个感光元件都不对此作进⼀步的处理，⽽是将它直接输出到下⼀个感光元件的存储单元，结合该元件⽣成的模拟信号后再输出给第三个感光元件，依次类推，直到结合最后⼀个感光元件的信号才能形成统⼀的输出。
第3章 传感器及其成像方式
平面上的曲线，在中心投影上的像片仍为曲线。
面状物体的中心投影相对于各种线投影的组合。水平面的投影仍 为一平面。垂直面的投影依其所处的位置而变化，当位于投影中心 时，投影所反映的是其顶部形状，呈一直线；在其他位置时，除其 顶部为一直线外，其侧面投影成不规则梯形。 返回
像片比例尺
像片比例尺：像片上两点之间的距离与地面上相应两点的实际距 离之比。
系统来说的，是衡量卫星系统成像能力和成像特点的一个重
要指标。 时间分辨率和卫星的回归周期（重访周期），是既有联 系又有区别的两个概念。 遥感卫星以一定的时间分辨率，在不同时间获取的同一 地区的一组遥感图像称之为多时相图像（ Multi-Temporal Image）。多时相遥感图像对地表事物的动态监测具有重要 意义。
3.1 传感器概述 3.2 摄影成像系统
3.3 扫描成像系统
3.1 传感器概述
1 传感器的分类 2 传感器的组成 3 传感器的性能
传感器是收集、探
测、记录地物电磁波
辐射信息的装置。 它的性能决定遥感 的能力，即传感器对 电磁波段的响应能力、
传感器的空间分辨率
及图像的几何特征、 传感器获取地物信息 量的大小和可靠程度。
高，其对地物反射或发射能量的微小变化的探测能力 越强，所获取图像的层次就越丰富。
辐射分辨率一般用灰度的分级数来表示，即最暗—
最亮灰度值（亮度值）间分级的数目（量化级数）也 称为灰度分辨率。灰度一般按2n来分级。
4.时间分辨率：指卫星对同一地点重复成像的时间间隔，
即采样的时间频率。显然，时间分辨率主要是针对遥感卫星
返回
3.1.1 传感器的分类
按电磁波的 辐射来源 按成像原理
• 主动式传感器 • 被动式传感器
三代传感器的原理
三代传感器的原理
三代传感器是指基于不同原理和技术的传感器，包括第一代结构型传感器、第二代生物传感器和第三代智能传感器。
下面是三代传感器的原理简介：
第一代结构型传感器：
第一代传感器的原理是基于结构材料的物理、化学或生物性质变化，通过结构的变形、颜色、光学、磁性等变化来检测环境参数。
例如，应变传感器可以通过检测材料的形变来测量力的大小，温度传感器可以通过材料的热膨胀或收缩来测量温度。
第二代生物传感器：
第二代传感器的原理是基于生物分子的特异性识别和反应，通过生物分子与目标物质的结合或反应来测量环境参数。
例如，生物芯片可以通过检测特定的DNA序列或蛋白质来检测疾病或病原体，生物传感器可以通过检测细胞信号来测量生物活性。
第三代智能传感器：
第三代传感器的原理是基于微机电系统（MEMS）技术和纳米技术，通过微型机械结构和纳米材料的特殊性质来测量环境参数。
例如，压力传感器可以通过微型机械结构的变形来测量压力，温度传感器可以通过纳米材料的热膨胀或收
缩来测量温度。
综上所述，三代传感器的原理各不相同，但它们都是通过检测环境参数的变化来实现对环境的监测和控制。
随着科技的不断发展，传感器技术也在不断进步，未来将会出现更加先进和智能化的传感器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
扫描完成对地面覆盖的。有代表性的航天光机扫描仪是
搭载在美国陆地卫星的多光谱扫描仪（MSS）、专题制
图仪（TM）和增强型专题制图仪（ETM）。我国研制的
红外扫描仪，属于典型的机载型光机扫描仪。
1 光机扫描仪的组成
光机扫描仪主要由收集器、分光器、探测器、处理
器和记录与输出装置等组成。
遥感
2 光/机扫描仪的成像原理
面状态，像片四周印有井字形细线称为 压平线。如果底片没有压平，则压平线 的影像为曲线或虚影。
此外，有些像片上还注明了航摄机的型号、焦距、机号 及底片号等。
近年来的像片已不在标注气泡、时表、压平线等，框标 则标记在像片的四个角上 ，两条对角线的交点即为像片的 中心点。
遥感
与摄影测量交叉部分
A 摄影像片的特征
S D
几何特性、物理特性、信息量大小和可靠程度。
A
U Q
3.1.1 传感器分类
I
⎧
⎧ 画幅式 ( 分幅式，框幅式 )
⎪
⎪ ⎪
摄影成像
⎪
⎪
⎪⎪ 缝隙式，全景式
⎨ ⎪
多光谱
⎪⎩ 数码式
成像传感器
⎪⎪ ⎨
扫描成像
⎪
⎧ 掸扫式 ( 光机扫描
⎨ ⎩
推扫式
( 固体扫描
, 物面扫描 , 像面扫描
) )
⎪ ⎪ 微波成像 ⎪
遥感
4 、时间分辨率
●指同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采
样的时间频率，也称重访周期。
S D
●如：静止气象卫星0.5小时，CBERS 26天
A U
●时间分辨率对动态监测意义重大，如天气和
Q
I
气候变化、自然灾害监测、土地利用监测等；
合适的时间分辨率是进行遥感信息挖掘的基础
或保障。
5．视场角（FOV）
遥感
5
遥感
S D A U Q I
给你的3D
泰安市数字航空摄影
sdaurs@
简介
sdaurs123
实验： 航空像片的认识
遥感
３.3 扫描成像传感器
扫描成像传感器根据扫描方式分为
1 掸扫式（光/机扫描，物面扫描 )
S 2 推扫式（固体扫描，像面扫描）
D
A
U Q
3.3.1 光/机扫描仪
I
光机扫描传仪是借助平台的飞行运动和自身的横向
第9章 遥感技术应用
遥感
遥感
3.1 传感器概述
第3章 遥感传感器及成像原理
S
D
A
U
３.1 传感器概述
Q
I
３.2 摄影成像传感器
３.3 扫描成像传感器
３.4 雷达成像传感器
复习题
传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的装
置，是遥感对地观测的技术基础。传感器性能决定了获取
图像信息的电磁波波段范围、光谱分辨率、空间分辨率、
要由摄影机、滤光片和感光材料组成。不同类型的摄影
S
D A
机、滤光片和感光材料的组合，将产生几何特性和物理特
U Q
性各异的摄影图像。（——数码摄影）
I
3.2.1 摄影机分类
A 按结构分 a. 画幅式 b. 缝隙式 c. 多光谱 d. 数码式
B 按像场角分 a. 狭角 b. 常角 c. 宽角
C 按镜头焦距分 a. 长焦距 b. 中焦距 c. 短焦距
S D
标。传感器的分辨率除受制造时的技术条件限制外，还
A
U 要适合其设计目的和应用领域，因此，不宜单纯用分辨
Q
I
率指标的高低来评价不同传感器性能的优劣。
一般应用遥感图像获取三个方面的信息： ◆目标地物的大小、形状及空间分布信息→几何特征 ◆目标地物的属性信息→物理特征 ◆目标地物的变化信息→时间特征 这三方面信息特征表现为空间分辨率、波谱分辨率和辐 射分辨率、时间分辨率。
1
遥感
1 、空间分辨率
空间分辨率是指遥感影像能区分的最小单元的尺寸或大
小，是表征传感器分辨空间目标细节能力的指标。
S
表述方式有： 直接的和间接的
D
A
U
Q
I
地面分辨率
像素分辨率
瞬时视场角 影像分辨率
地面采样间隔
地面分辨率是指遥感影像能分辨的最小地面尺寸，是空 间分辨率最常用也是最基本的表述方法。其它各种表述 方式都可以归化为地面分辨率。 如IKONOS，1m, Geoeye-1,0.41m
遥感
3.2.7 像片标志
A.像片编号
S D A U Q I
B.水准气泡
■为了便于像片拼接，每张像片上均编有 号码。包括摄区代号、摄影年月日，以及 像片号码等。航线为东西向时，像片编号在 像片的北边缘，航线为南北向时，编号在 东边缘。因此，用像片的编号的位置能大致 确定像片的方位。
■说明摄影瞬间像片的倾斜情况， 气泡在最里面的小圈内（气泡居中）， 表示像片水平，若偏出一圈说明倾斜 面1°，通常要求像片的倾斜不超过3°。
⎧ 真实孔径雷达
⎨ ⎩
合成孔径雷达
(RAR) (SAR)
⎪
⎪
⎪⎩
遥感
3.1.2 传感器组成
无论何种传感器，一般都由收集器、探测器、处理 器、输出器等四部分组成。
电
S D A U Q I
磁
收
波 辐
集
器
探测器
处理器
记录 输出
射
收集器：收集来自目标物体的电磁波辐射能量。 探测器：通过光化学反应或光电效应将收集到的地物电磁波
230×230
RMK （有FMC）
230×230
焦距 mm 303 213 153 610 305 210 153
分辨率 lp/mm 70～80
40～50
遥感
2. 缝隙式摄影机
缝隙式摄影机又称航带式或推扫式摄影机，摄影瞬间获取 的影像是与航向垂直、且与缝隙等宽的一条影像带。（推扫）
全景摄影机又称全景扫描像机，成像与缝隙扫描像机类似
S D
也是一条很窄的条带，条带方向平行于平台移动方向。（摆扫)
A
U
Q
I
遥感
3．多光谱摄影机 多光谱摄影机可在同一瞬间摄取同一地区多个波段影像。
常见的有单镜箱、多镜箱、光束分离型三种形式。
S D A U Q I
a.多镜箱
b.单镜箱
c.光束分离型
遥感
4．数码摄影机
与普通摄影机结构和成像原理一样，只是记录介质 不是感光胶片，而是光敏电子器件，如CCD.（分幅式、 扫描式）
S D
遥感
A
U Q
Remote Sensing(RS)
I
主讲教师：齐建国
遥感
遥感原理与应用
第0章 绪论
S
D A
第1章 电磁波及遥感物理基础
U Q
第2章 遥感平台及运行特点
I
第3章 遥感传感器及成像原理
第4章 遥感图像处理基础
第5章 遥感图像几何处理 第6章 遥感图像辐射处理
第7章 遥感图像目视判读
第8章 遥感图像自动识别分类
S
S
D
D
A
A
U
Uபைடு நூலகம்
Q
Q
I
I
DMC（Digital Mapping Camera）航摄仪，美国产
SWDC数字航摄仪，国产
遥感
3
遥感
S
S
D
D
A
A
U
U
Q
Q
I
I
ADS40航摄仪,徕卡产
遥感
奥林巴斯数码相机 (OLYMPUS)
遥感
3.2.2 摄影分类
A 按航摄倾角（像片倾角）分
(主光轴与铅垂线的夹角称为航摄倾角)
S
a. 垂直摄影
α＝0 °
D A
b. 近似垂直摄影 0 ° <α≤3 °
U Q
c. 倾斜摄影
α>3°
I
B 按实施方式分
a. 单片摄影（点状地区）
b. 航线摄影（线状地区）
c. 面积摄影（面状地区）
C 按感光胶片分 a. 黑白全色摄影
b. 黑白红外摄影
c. 天然彩色摄影
d. 彩色红外摄影
遥感
3.2.3 对航线的要求
决于平台的高度。
如：CBERS CCD 总8.32 °，瞬时视场角约５″。
影像分辨率用于描述摄影型传感器的空间分辨能力，是
指区分最小影像单元的能力，一般用影像上单位长度能
区分明暗相间的线对数来表示。
遥感
Rg
=
Rs ⋅ f H
=
RS M
式中 Rs − 系统分辨率（包括镜头 和胶片的综合影响）
f − 摄影焦距
A
A
U Q
U Q
相邻两摄影站间的距离（B）
I
I ●重叠：
相邻两像片上具有同一地面影 像的部分
像片重叠示意图
●航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠 p ≥60 % ，规范：53-75%
●旁向重叠：相邻航线上相邻两张像片的重叠 q ≥30% ，规范：15－35%
●航摄漏洞：重叠度不足的部分
4
遥感
遥感
C.时表
■记录摄影瞬间的时刻，有助于判明 像片上地物明暗部位大致对向摄影时的 太阳方向。
遥感
A.像片编号 B.水准气泡 C.时表
D.框标
S D A U Q I
E.压平线
■在像片四周锯齿形、三角形、圆形的 标记称为框标。左右框标中点的连线，为 单张像片坐标系统的横轴，上下框标中点 的连线为纵轴，两轴的交点为像片坐标原 点，■即为像了片检中查心底点片，贴通压常在和承像片片框主上点的重平合。