传感器及其成像原理ppt课件
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•红外扫描仪 •MSS多光谱扫描仪 •TM专题制图仪 •ETM+增强型专题制图仪
红外扫描仪
扫描成像过程 •当旋转棱镜旋转时，第一个镜面对地面横越航线 方向扫视一次，在扫描视场内的地面辐射能，由刈 幅的一边到另一边依次进人传感器， •经探测器输出视频信号， •经电子放大器放大和调制， •在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场 内的景物的图像线，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。
4、辐射分辨率
辐射分辨率：表征遥感器所能探测到的最小辐射功 率的指标，归结到影像上是指影像记录灰度值的最 小差值。
摄影成像时，摄影胶片的灵敏度很高，一般认为摄 影成像的灰度是连续的，因此辐射分辨率对像片而 言是没有意义的。在可见光到近红外波段，扫描方 式遥感器的辐射分辨率取决于它所记录的目标辐射 （主要是反射）功率的最小值。对热红外波段的遥 感器来讲，其辐射分辨率也称温度分辨率。
扫描成像类传感器
•对物面扫描的成像仪 –对地面直接扫描成像（红外扫描仪、多光谱扫描仪、 成像光谱仪 ） •对像面扫描的成像仪 –瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像进行扫描 成像（线阵列CCD推扫式成像仪 ） •成像光谱仪 –以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息 的仪器
对物面扫描的成像仪
传感器分类
•摄影类型的传感器 •扫描成像类型的传感器 •雷达成像类型的传感器 •非图像类型的传感器
摄影型传感器
它是较为常用的遥感成像设备器，一般由物镜、快门、 光圈、暗盒(胶片)、机械传动装置等组成。
1 单镜头框幅式摄影机 Single-lens Frame Camera
2 缝隙式摄影机 Slit Camera
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。
红外扫描仪的分辨率 扫描线的衔接 热红外像片的色调特征
热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度 变化成函数关系。地物发射电磁波的功率和地物的 发射率成正比，与地物温度的四次方成正比，因此 图像上的色调也与这两个因素成相应关系。
通常用像元大小、影像分辨率或视场角来表示。 像元（pixel）是指将地面信息离散化而形成的格网 单元。像元越小空间分辨率越大。 视场角（field of view,FOV）是指遥感器的张角即 瞬时视域，又称为遥感器的角分辨率。 影像分辨率（photographic resolution）是用单位 距离内能分辨的线宽或间隔相等的平行细线的条数 来表示，单位为线/毫米或线对/毫米。
遥感器的性能
遥感器的性能表现在很多方面，其中最具 有实用意义的指Baidu Nhomakorabea是遥感器的分辨率。
分辨率是遥感技术及其应用中的一个重要 概念，也是衡量遥感数据质量特征的一个 重要指标。它包括空间分辨率、光谱分辨 率、时间分辨率和辐射分辨率。
1、空间分辨率
空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单 元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细 节能力的指标。也称地面分辨率。
474m 4
5
6
1
2
n+1次扫描 3
474m
4
5
6
卫星轨迹
MSS的扫描过
185km
有效扫描
1 2 3 回摆 6
MSS产品
•粗加工产品，它是经过了辐射校准（系统噪声改 正）、几何校正（系统误差改正）、分幅注记 （28.6s扫描390次分一幅）。 •精加工产品，它是在粗加工的基础上，用地面控制 点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差) •特殊处理产品。
专题制图仪 TM(Thematic Mapper) 瞬时视场对应在地面为30×30m2 探测波段增加到7个
扫描改正器： 扫描行垂直于飞行轨道； 往返双向扫描
ETM+ (Enhanced Thematic Mapper)
#1: B #2: G #3: R 光 谱 #4: IR 响 #5: SWIR1 应 #6: TIR
TM各波段特征
收集器：收集来自地物(目标)的辐射能量。 如透镜组、反射镜组、天线等
探测器：将收集到的辐射能转化为化学能或电能。 如胶片、二极管等
处理器：将化学能或电能等信号进行处理。 如显影、定影、信号放大、变换、校正、编码等
输出器：将获取的数据输出出来。 如扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带
记录仪、彩色喷墨记录仪等
MSS多光谱扫描仪
•陆地卫星上的 MSS（Multispectral Scanner） •由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、 成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。
MSS的成像过程
扫描仪
北
西
东
南
光学纤维
扫描镜 摆动±2.89°
扫描视场11.56° 185km
有效扫描 6线474m
1
2 n次扫描 3
#7: SWIR2
#8: PAN
0.45 - 0.515 / 30m 0.525 - 0.605 / 30m 0.63 - 0.690 / 30m
0.75 - 0.90 / 30m 1.55 - 1.75 / 30m 10.40 - 12.5 / 60m 2.09 - 2.35 / 30m 0.52 - 0.90 / 15m
3 全景式摄影机 Panoramic Camera
4 多光谱摄影机 Multispectral Camera
摄影型传感器的特点
◇ 摄影相机胶片记录的灵敏度和分辨率都很高
◇ 响应波段窄，0.4－1.1μm
◇ 图像几何关系稳定、严密（中心投影）。 ◇ 不利于地物信息的实时传输和数字处理，难
以进行较长时间的连续工作
遥感技术与应用
第三讲 遥感传感器及其成像原理
遥感传感器
遥感传感器：收集、探测、处理和记录物体电磁波辐 射信息的工具。它的性能决定了遥感的能力： 电磁波波段的响应能力（探测灵敏度、波谱分辨率） 图像的空间分辨率及其几何特性 获取地物电磁波信息量的大小和可靠程度 成像的方式
无论哪种遥感传感器，都是由收集器、探测器、 处理器、输出器等四部分组成的。
红外扫描仪
扫描成像过程 •当旋转棱镜旋转时，第一个镜面对地面横越航线 方向扫视一次，在扫描视场内的地面辐射能，由刈 幅的一边到另一边依次进人传感器， •经探测器输出视频信号， •经电子放大器放大和调制， •在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场 内的景物的图像线，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。
4、辐射分辨率
辐射分辨率：表征遥感器所能探测到的最小辐射功 率的指标，归结到影像上是指影像记录灰度值的最 小差值。
摄影成像时，摄影胶片的灵敏度很高，一般认为摄 影成像的灰度是连续的，因此辐射分辨率对像片而 言是没有意义的。在可见光到近红外波段，扫描方 式遥感器的辐射分辨率取决于它所记录的目标辐射 （主要是反射）功率的最小值。对热红外波段的遥 感器来讲，其辐射分辨率也称温度分辨率。
扫描成像类传感器
•对物面扫描的成像仪 –对地面直接扫描成像（红外扫描仪、多光谱扫描仪、 成像光谱仪 ） •对像面扫描的成像仪 –瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像进行扫描 成像（线阵列CCD推扫式成像仪 ） •成像光谱仪 –以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息 的仪器
对物面扫描的成像仪
传感器分类
•摄影类型的传感器 •扫描成像类型的传感器 •雷达成像类型的传感器 •非图像类型的传感器
摄影型传感器
它是较为常用的遥感成像设备器，一般由物镜、快门、 光圈、暗盒(胶片)、机械传动装置等组成。
1 单镜头框幅式摄影机 Single-lens Frame Camera
2 缝隙式摄影机 Slit Camera
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。
红外扫描仪的分辨率 扫描线的衔接 热红外像片的色调特征
热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度 变化成函数关系。地物发射电磁波的功率和地物的 发射率成正比，与地物温度的四次方成正比，因此 图像上的色调也与这两个因素成相应关系。
通常用像元大小、影像分辨率或视场角来表示。 像元（pixel）是指将地面信息离散化而形成的格网 单元。像元越小空间分辨率越大。 视场角（field of view,FOV）是指遥感器的张角即 瞬时视域，又称为遥感器的角分辨率。 影像分辨率（photographic resolution）是用单位 距离内能分辨的线宽或间隔相等的平行细线的条数 来表示，单位为线/毫米或线对/毫米。
遥感器的性能
遥感器的性能表现在很多方面，其中最具 有实用意义的指Baidu Nhomakorabea是遥感器的分辨率。
分辨率是遥感技术及其应用中的一个重要 概念，也是衡量遥感数据质量特征的一个 重要指标。它包括空间分辨率、光谱分辨 率、时间分辨率和辐射分辨率。
1、空间分辨率
空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单 元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细 节能力的指标。也称地面分辨率。
474m 4
5
6
1
2
n+1次扫描 3
474m
4
5
6
卫星轨迹
MSS的扫描过
185km
有效扫描
1 2 3 回摆 6
MSS产品
•粗加工产品，它是经过了辐射校准（系统噪声改 正）、几何校正（系统误差改正）、分幅注记 （28.6s扫描390次分一幅）。 •精加工产品，它是在粗加工的基础上，用地面控制 点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差) •特殊处理产品。
专题制图仪 TM(Thematic Mapper) 瞬时视场对应在地面为30×30m2 探测波段增加到7个
扫描改正器： 扫描行垂直于飞行轨道； 往返双向扫描
ETM+ (Enhanced Thematic Mapper)
#1: B #2: G #3: R 光 谱 #4: IR 响 #5: SWIR1 应 #6: TIR
TM各波段特征
收集器：收集来自地物(目标)的辐射能量。 如透镜组、反射镜组、天线等
探测器：将收集到的辐射能转化为化学能或电能。 如胶片、二极管等
处理器：将化学能或电能等信号进行处理。 如显影、定影、信号放大、变换、校正、编码等
输出器：将获取的数据输出出来。 如扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带
记录仪、彩色喷墨记录仪等
MSS多光谱扫描仪
•陆地卫星上的 MSS（Multispectral Scanner） •由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、 成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。
MSS的成像过程
扫描仪
北
西
东
南
光学纤维
扫描镜 摆动±2.89°
扫描视场11.56° 185km
有效扫描 6线474m
1
2 n次扫描 3
#7: SWIR2
#8: PAN
0.45 - 0.515 / 30m 0.525 - 0.605 / 30m 0.63 - 0.690 / 30m
0.75 - 0.90 / 30m 1.55 - 1.75 / 30m 10.40 - 12.5 / 60m 2.09 - 2.35 / 30m 0.52 - 0.90 / 15m
3 全景式摄影机 Panoramic Camera
4 多光谱摄影机 Multispectral Camera
摄影型传感器的特点
◇ 摄影相机胶片记录的灵敏度和分辨率都很高
◇ 响应波段窄，0.4－1.1μm
◇ 图像几何关系稳定、严密（中心投影）。 ◇ 不利于地物信息的实时传输和数字处理，难
以进行较长时间的连续工作
遥感技术与应用
第三讲 遥感传感器及其成像原理
遥感传感器
遥感传感器：收集、探测、处理和记录物体电磁波辐 射信息的工具。它的性能决定了遥感的能力： 电磁波波段的响应能力（探测灵敏度、波谱分辨率） 图像的空间分辨率及其几何特性 获取地物电磁波信息量的大小和可靠程度 成像的方式
无论哪种遥感传感器，都是由收集器、探测器、 处理器、输出器等四部分组成的。