传感器及成像

像
3.2.3.2 扫描方式遥感器（续3）
IFOV Instantaneous field of view --瞬时视场
空间分辨率 地面分辨率
3.2.3.2 扫描方式遥感器（续4）
①.热红外扫描仪 组成： 光学--机械扫描 热红外探测 影像记录
3.2.3.2 扫描方式遥感器（续5）
②.多波段扫描仪
记录系统（续5） 感色性---感光片对光谱中不同波长光线敏 感的程度和范围
由乳剂中加入的光谱增感剂的性质决定
①.盲片色 只含AgBr和少量AgI 未加光谱增感剂 0.34~0.5μm ②.正色片 在色盲乳剂中加入正（绿）色增感剂 0.34~0.58μm(在0.5~0.52μm处略有下降) ③.全色片 在色盲乳剂中加入多种光谱增感剂 0.34~0.72μm(对0.5~0.52μm的绿光感光度稍低)
两种含义
间的最小距离
⑵. 遥感器观察地面特征所需要的有效探测 和分析的分辨率
空间分辨率（续） 不同空间分辨率遥感图像
低分辨率
中分辨率
高分辨率
2、光谱分辨率
指遥感器在接收目 标辐射的波谱时，能分 辨的最小波长间隔，即 遥感器的工作波段数目、 波长及波长间隔(波带宽 度) 。
2、光谱分辨率（续） 光谱分辨率高--意味着： ⑴.区分具有微小波谱特征差异地物的能力强； ⑵.数据量大，传输、处理难度大； ⑶.各波段间数据的相关性大。 应服从应用目的--结合地物特征波谱 选择能提供最大信息量的 最佳波段和多波段组合
光电转换
电光转换
记录系统（续10） ②.数字磁带 探测系统输出的电压信号，经过模/数（A/D） 转换，对电压曲线分段读数（取样、量化）并以二 进制数码表示，记录这种 数据的磁带称数字磁带。 HDDT (High Density Digital Tape) CCT (Computer Compatible Tape)
辅助层
结合层 保护层 背面层
记录系统（续4） 感光乳剂:卤化银微晶体(及加入的光谱增感剂、成色剂)和 明胶溶液的悬浊液 感光剂--卤化银AgX: AgBr AgCl AgI 遇光后发生化学变化形成潜影,经显影处理后,已感光的银盐 粒子还原成黑色银粒。 注:本身只感波长小于0.5μm 的蓝、紫、紫外光
8~14μm ｝
3、信号转换系统 功能：电光转换--将电信号转换为便于显示、记录、处 理的光信号 除感光胶片直接吸收光能，发生光化学作用形成潜 影，经显影、定影等化学处理获得影像外，其它探测元 件输出的都是电信号。 转换装置:氖灯管或显像管--它们的亮度随电信号的强弱 而变化，产生变化的光点通过光机扫描仪成像在胶片上， 或经电子扫描在显示器上输出（显示）光学影像。
3、辐射分辨率（辐射灵敏度）
遥感器测量的是地物的波谱辐射度
辐射分辨率指遥感器探测元件在接收波谱辐射信号时，
能分辨的最小辐射度差。
即把遥感器输出信号的总范围， 从黑到白，分解成
大量刚好能辨别的灰度等级
反映地物在波谱辐射度或反射率上的微细差异
辐射分辨率高--识别两同等空间分辨率目标的能力强
4、时间分辨率
MSS(MultiSpectral Scanner)
TM(专题制图仪)(Thematic
Mapper)
组成: 机械扫描 分光
3.2.3.3 固体自扫描遥感器
以CCD为探测元件的固体
自扫描成像遥感器
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续1）
CCD--Charge Coupling Device
电荷耦合器件 是一块有许多小的光电二极管构成的固态电子元 件 --其中的每个CCD单元都能感受光线的强弱--并将光 信号转变为与其相应强弱的微小电流-连续量的电模拟信号
固体器件--其受激电荷靠电子或空穴运载在固体内移 动 由于硅(Si)具有探测0.4~1.1μm可见光及近红外波的能 力--CCD一般由硅制成MOS (Matal-Oxide-Silicon金属-
氧化物-硅)结构电容作为光敏感元
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续4）
线列(阵)CCD:
CCD光敏元的排列方向与平 台的飞行方向垂直, 由线列CCD 自身完成一维扫描,靠平台运动完 成另一维扫描,形成条带状二维影 像。 地面分辨率取决于CCD元的 大小
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续9）
CCD三种主要功能: 光电转换--入射辐射在MOS电容(CCD元) 上产生与 光亮度成正比的电荷 电荷积累--当电压加到CCD电极上时—在硅层形成 电位势阱--电荷在势阱内积累 电荷转移--加高压形成深势阱, 加低压形成的势阱浅 --电荷可进行转移--实现信号传输
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续5）
线列CCD光敏元的数目等于行扫方向上的像元数 如
HRV 多波段3000个 全色波段6000个 各光敏元同时露光，每个光敏元积累的与目标物辐射 强度成正比的电荷量通过耦合方式转移输出，而不同于其 它探测器输出的是电压信号。
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续6）
遥感器成像间隔的性能指标
∵遥感器须对目标的运动（变化）进行连续均匀、不
间断地探测
为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时
间分辨率
注意：对同一目标遥感器重复成像的周期、 覆盖周期 、
重访周期
3.2.3 遥感器的类型及成像原理
按信息记录形式： 非成像遥感器--侧重时间、光谱分辨率 成像遥感器--强调空间分辨率 摄影方式 扫描方式 按辐射源：被动式（自然） 主动式（人工）
航摄仪
28
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续4）
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续5）
B
G
R
IR
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续6）
3.2.3.2 扫描方式遥感器
优点： 可对全部五个大气窗口的电磁辐射进行探测可进 行多波段、超多波段遥感--波谱分辨率高输出电信号， 可用磁带记录，可实时传输所获是辐射量的定量数据, 便于校正和图像处理 缺点： 空间分辨率相对较低
记录系统（续6）
④.黑白红外片 乳剂中加入红外增感剂,感光范围扩大到0.9~1.3μm
盲色片(未增感) 正色片
全色片
红外片
记录系统（续7） 黑白全色片 黑白红外片
记录系统（续8） ⑤.彩色片 乳剂由卤化银、光谱增感剂和成色剂组成 天然彩色片 红外彩色片
记录系统（续9） ⑵.磁带--遥感信息的暂时性记录介质是具有磁表 面的柔软带状记录介质 ①.模拟磁带
推扫式扫描仪（Push--Broom) SPOT卫星 HRV： High Resolution Visible Sensor --高分辨率可见光遥感器
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续7）
面阵CCD
矩阵式排列的CCD
元可象胶片一样同时
曝光
--记录整幅画面
3.2.3.3 固体自扫描遥感器（续8）
3.2.3 遥感器的类型及成像原理
1. 摄影方式遥感器
各类摄影机
2. 扫描方式遥感器 ⑴.电子扫描遥感器 ⑵.光机扫描遥感器 ⑶.固体自扫描遥感器
⑷.天线扫描遥感器
⑸.成像波(光)谱仪
3.2.3.1 摄影方式遥感器
指经过透镜(组)，按几何光学的原理聚焦构像，用 感光材料，通过光化学反应直接感测和记录目标物反射 的可见光和摄影红外波段电磁辐射能，在胶片或像纸上 形成目标物固化影像的遥感器
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续1）
优点： 空间分辨率高 成本低 易操作 信息量大 缺点： 局限性大 0.3~1.3μm 影像畸变较严重 成像受气侯、光照 和大气效应的限制 须回收胶片 影像形 成周期长无法实时观测
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续2）
各类摄影机--按结构及胶片曝光方式分类
3.2.3.1 摄影方式遥感器（续3）
3.2.3.2 扫描方式遥感器（续1）
⑴.电子扫描遥感器--RBV--映像面扫描 由扫描电子束逐次扫描经透镜在焦平面上形成的光像 而成像
3.2.3.2 扫描方式遥感器（续2）
⑵.光机扫描遥感器 (MSS) 借助平台沿航向运动和 本身光学机械垂直航向的 横向扫描，共同完成地面
覆盖，获得条带形地面影
RA-SLR --Real Aperture Side-looking Radar真实孔径侧 视雷达（非相干雷达） SA-SLR --Synthetic Aperture Side-looking Radar 合成孔径侧视雷达
3.2.3.5 天线扫描成像遥感器(成像雷达)（续3）
后向散射回波 装在平台一侧或两侧 的水平孔径天线，将发射 机产生的高功率微波短脉 冲，侧向发射出去，以窄 的扇形波束扫过地面一条 窄带。 微波遇目标后发生 反射和散射，其中沿发 射方向返回的部分—称后 向散射回波
描述遥感器的特性参数
1、空间分辨率 2、波谱分辨率 3、辐射分辨率 4、时间分辨率
B G R NIR
Jan Feb 15 15
10 m
10 m
1、空间分辨率 表示按地物几何特征(尺寸和形状)和空间分
布,即在形态学基础上识别目标的能力。
⑴. 遥感器的技术鉴别能力即能把两相邻目 标作为两个清晰实体记录下来的两目标
记录系统（续2） ⑴.感光材料:
凡经曝光后发生光化学作用,经过一定的化学或物理
方法处理后,能够形成固定影像的 各种材料的总称。
摄影过程中记录光学影像的媒介和摄影影 像的载体
感光片—胶片 胶卷 (透明) 像纸 (不透明)
记录系统（续3） 基本结构 乳剂层 感光剂 粘和剂 增感剂 补加剂 支持体 片基 纸基
3.2.3.4 成像波(光)谱仪(高光谱分辨率遥感)
成像波(光)谱仪 是一种兼具高空间分辨率和高波谱分辨率、 谱像合一 的新型超多波段 扫描成像遥感器
3.2.3.4 成像波(光)谱仪(高光谱分辨率遥感)（续1）